可穿戴传感器正在成为个性化医疗保健和运动监测的一种很有前途的工具。在最近的一项研究中，来自日本的研究人员开发了一种新型的可穿戴化学传感器，能够测量汗液中氯离子的浓度。通过使用热转印技术，该传感器可以应用于普通纺织品的外表面，以防止皮肤刺激和过敏，也可以用于早期检测中暑和脱水。
现代电子学中可能出现的显著的微型化水平为实现以前局限于科幻小说领域的医疗保健设备铺平了道路。可穿戴传感器就是一个突出的例子。顾名思义，这些设备佩戴在身体上，通常直接在皮肤上。它们可以监测重要的身体参数，包括心率、血压和肌肉活动。
一些可穿戴传感器还可以检测体液中的化学物质。例如，汗液生物传感器可以测量汗液中的离子浓度，提供它们在血液中的水平信息。然而，设计这样的化学传感器比物理传感器更复杂。可穿戴化学传感器与皮肤直接接触会引起刺激和过敏。相反，如果传感器直接在可穿戴纺织品上制造，其精度会因表面不规则而降低。
在最近的一项研究中，由日本东京理科大学(TUS)副教授Isao Shitanda领导的一个研究小组开发了一种创新的汗液生物传感器，解决了上述问题。他们的研究成果发表在《ACS传感器》杂志上，描述了使用一种称为“热转印”的技术，将一种薄而柔性的氯离子传感器固定在纺织基板上。该研究由美国的Masahiro Motosuke博士、Tatsunori Suzuki博士、Shinya Yanagita博士和Takahiro Mukaimoto博士共同撰写。
Shitanda博士解释说:“提出的传感器可以转移到纤维基板上，因此可以结合到t恤，腕带和鞋垫等纺织品中。”“此外，只要戴上它，就可以测量汗液中的氯离子浓度等健康指标。”
热转印方法有几个优点。首先，传感器被转移到衣服外面，这样可以防止皮肤受到刺激。此外，纺织品的排汗效果有助于将汗水均匀地散布在传感器的电极之间，从而产生稳定的电接触。此外，将传感器打印在平面上，然后将其转移，可以防止直接打印到纺织品上时经常出现的模糊边缘的形成。
研究人员仔细选择了传感器的材料和电化学机制，以避免佩戴者产生过敏反应的风险。在开发出传感器后，他们利用人工汗液进行了各种实验，以验证其测量氯离子浓度的准确性。
传感器的电动势变化量为−59.5 mTV/log CCl−。此外，该方法与人体汗液中氯离子的浓度范围呈一定的线性关系。此外，没有发现汗液中通常存在的其他离子或物质干扰测量。
最后，研究小组在一名在静态自行车上锻炼了30分钟的志愿者身上测试了传感器，每五分钟测量一次他们的排汗率、血液中的氯离子水平和唾液渗透压，与传感器之前收集的数据进行比较。所提出的可穿戴传感器可以可靠地测量汗液中氯离子的浓度。
该传感器还可以无线传输数据，使其对实时健康监测非常有用。Shitanda博士说:“由于氯化物是人体汗液中含量最多的电解质，测量其浓度可以很好地显示人体电解质平衡，也是诊断和预防中暑的有用工具。”
因此，这项研究证明了使用可穿戴离子传感器实时监测汗液生物标志物，促进个性化医疗保健发展和运动员训练管理的潜力。
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