受仙人掌刺启发 韩国科学家开发可收集更多汗液的传感器

当涉及到检测一个人体内的生物标记化学品时，汗液分析传感器提供了一个比血液采样更少痛苦的选择。一种新的可穿戴传感器采取了一种独特的方法来收集汗液，即模仿仙人掌刺。

我们已经看到了一些附着在皮肤上的传感器，它们分析佩戴者的汗水，检测与血糖水平、压力水平和某些疾病相关的生物标志物。不过，除非该人异常炎热或身体活跃，否则收集足够数量的汗液往往是一种挑战。

为了解决这个问题，韩国浦项科技大学（POSTECH）的科学家们将目光投向了仙人掌植物。

在它们生活的干旱环境中，仙人掌需要在它们能够找到的地方吸收水分--这包括凝结在其刺尖上的水蒸气液滴。通过一种被称为拉普拉斯压力的现象，这些水滴被沿着仙人掌刺向内吸引，直到它们到达植物的“皮肤”，在那里被吸收。拉普拉斯压力被定义为"形成气体区域和液体区域边界的弯曲表面内外的压力差"。在仙人掌刺上--它的顶端很窄，向底部扩展--不断增加的接触面积在水滴中产生了这种效果。

POSTECH的扁平圆盘形传感器没有采用针，而是采用了多个汗液收集通道，这些通道像车轮的辐条一样从一个中央储水池向外辐射。

每个通道由疏水性（拒水）材料制成，其中嵌入了一个三角形的亲水性（吸水）材料楔子。由于该楔子的窄端位于通道的外侧，而宽端位于水库内侧，因此它能够利用拉普拉斯压力，甚至将微量的汗水拉入。

在实验室测试中，该传感器被证明比现有的微流控汗液收集系统有效得多，无论该设备的倾斜度如何。

Kilwon Cho教授说：“收集汗液的困难阻碍了它在可穿戴医疗设备中的应用。这个新开发的贴片通过快速收集汗液解决了这个问题，并促进了它在各种可穿戴医疗设备中的使用，包括血糖监测。”

有关这项研究的论文最近发表在《先进材料》杂志上。