電化學可穿戴式設備隨時監測你的健康

文／韓冬雪

《自然》雜志近日發表了一篇電子學論文，報道了一種極其富有彈性的可穿戴顯示器，具有很好的明亮度和機械穩定性?？蒲腥藛T認為，這一設計將成為實現高性能可拉伸顯示器和電子皮膚的重要標志。智能穿戴產品及檢測設備或將迎來質的發展。

近年來，網絡和數字技術快速發展，各類便攜式智能檢測設備、可穿戴式電子產品，已全面融入到公眾日常生活的方方面面，特別是嵌入式電子技術的發展和分布式檢測需求全面提速，進而推動電化學分析儀器向著微型化、網絡化的方向發展。

隨著技術不斷迭代，部分便攜式的電化學分析儀器采用了嵌入式操作系統，本身即帶有用戶接口，無需與計算機連接即可實現參數設定、數據存儲等功能。智能化的物聯網技術與電化學傳感器的結合，為電分析技術的應用提供了新的平臺，不僅在水質、大氣、工業過程監測領域有著廣泛的應用場景，在與人們日常生活息息相關的健康監控領域也具有十分廣闊的市場。

具備無線網絡且微型化和集成度很高的電化學可穿戴式設備，是物聯網時代人們健康監測傳感器的最佳選擇。產業界關于微型電化學傳感的研究已經不再滿足于微電極、叉指電極、陣列電極等技術，幾年前印刷電極就開始在穿戴設備上做嘗試，而基于印刷電極和柔性電極的電化學傳感器已經開始應用于皮膚上的汗液分析。

雖然跟電子皮膚還不能同日而語，但近些年貼于皮膚上的電化學傳感器顯然在高集成化和耐折疊方向發展迅猛。這種電化學傳感多利用人體的汗液，結合電分析的基本技術進行汗液分析，實現了體溫監控以及汗液中葡萄糖、乳酸、鈉、鉀等化學物質的實時檢測。這些檢測結果通過藍牙、WIFI等網絡傳輸技術，無線傳輸到手機等接收終端中進行分析處理，以監控佩戴者的運動狀態和健康情況。

谷歌公司就提出使用隱形眼鏡來測量淚液中血糖的概念，以減輕糖尿病人經常使用刺破的方式測試血糖的困擾。雖然這一理念在電池、功耗、芯片大小等技術上都有待解決，產品也還處于概念階段，畢竟不論是芯片、電池、傳感器，只要能做到和隱形眼鏡融合，就會是可穿戴產業的一次技術革命。

可穿戴式電化學分析設備在醫學上的應用發展最為迅速，對心臟病人、帕金森綜合征病人的24小時監測基本上離不開電化學分析設備。

在生活方面，由半導體或聚合物敏感膜構成的“電子鼻”，充分應用神經網絡算法，能夠從混合物中測出一些香料或者酒精成分。在蔬菜和水果的農產品檢測中，這種“電子鼻”已經可以幫助人們判斷表面新鮮的水果蔬菜是否快要腐爛了。

電化學分析技術和電化學儀器已走過了百年歷程，這一技術最初是在物理化學范疇內進行深入的理論探討后，逐漸發展為實用的檢測技術和傳感器。在當前AI、大數據等“黑科技”的賦能下，這一技術的應用和發展無疑還有更多的可能，需要產業界不斷的思考和探索。