受仙人掌刺啟發 韓國科學家開發可收集更多汗液的感測器
當涉及到檢測一個人體內的生物標記化學品時,汗液分析感測器提供了一個比血液採樣更少痛苦的選擇。 一種新的可穿戴感測器採取了一種獨特的方法來收集汗液,即模仿仙人掌刺。
我們已經看到了一些附著在皮膚上的感測器,它們分析佩戴者的汗水,檢測與血糖水平、壓力水準和某些疾病相關的生物標誌物。 不過,除非該人異常炎熱或身體活躍,否則收集足夠數量的汗液往往是一種挑戰。
為了解決這個問題,韓國浦項科技大學(POSTECH)的科學家們將目光投向了仙人掌植物。
在它們生活的乾旱環境中,仙人掌需要在它們能夠找到的地方吸收水分–這包括凝結在其刺尖上的水蒸氣液滴。 通過一種被稱為拉普拉斯壓力的現象,這些水滴被沿著仙人掌刺向內吸引,直到它們到達植物的”皮膚”,在那裡被吸收。 拉普拉斯壓力被定義為「形成氣體區域和液體區域邊界的彎曲表面內外的壓力差」。。 在仙人掌刺上–它的頂端很窄,向底部擴展–不斷增加的接觸面積在水滴中產生了這種效果。
POSTECH的扁平圓盤形感測器沒有採用針,而是採用了多個汗液收集通道,這些通道像車輪的輻條一樣從一個中央儲水池向外輻射。
每個通道由疏水性(拒水)材料製成,其中嵌入了一個三角形的親水性(吸水)材料楔子。 由於該楔子的窄端位於通道的外側,而寬端位於水庫內側,因此它能夠利用拉普拉斯壓力,甚至將微量的汗水拉入。
在實驗室測試中,該感測器被證明比現有的微流控汗液收集系統有效得多,無論該設備的傾斜度如何。
Kilwon Cho教授說:”收集汗液的困難阻礙了它在可穿戴醫療設備中的應用。 這個新開發的貼片通過快速收集汗液解決了這個問題,並促進了它在各種可穿戴醫療設備中的使用,包括血糖監測。 ”
有關這項研究的論文最近發表在《先進材料》雜誌上。