加州大学伯克利分校电气工程与信息科学教授 Ali Javey 总是喜欢形容他的团队正在做的可穿戴电子研究项目名为“人体大数据”和新开发的可穿戴汗液生物传感器。
如今的可穿戴传感器已经可以追踪用户的身体活动和生命体征，但 Javey 近日在美国举行的国际电子元件年会（IEDM）上展示其研究团队“可穿戴汗液生物传感器”的成果时指出：“没有人能够在分子水平上监测个人健康状况。
”市场上已经有很多不同的可穿戴设备，比如Fitit、Misfit、Apple Watch、各种血糖仪等，这些智能医疗设备似乎只是其中一种远离现实世界。
显然，各种无处不在的无线技术和计算技术已经可以增强对每个患者的监测。
数据收集仍然是最大的挑战；为此，各厂商竞相开发超低功耗、柔性印刷电子元件，以生产能够持续监测用户健康状况、以非侵入方式实时采集人体数据的设备。
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今年在 IEDM 上发表的几篇论文涉及柔性和印刷电子元件技术；提出的解决方案范围从高性能灵活的 CMOS 电路和传感器、节能多模式生物传感技术到 RFID 和医疗贴片应用。
柔性金属氧化物薄膜晶体管电路。
Javey团队发表的《可穿戴汗液生物传感器》论文尤为出色，因为该团队探索“用广谱汗液生物标记物监测人体”。
与传统的可穿戴设备不同，贾维的团队利用人体汗液作为收集和检测更精确、更有洞察力的生理信息的手段；他说：“我们之所以选择汗液，是因为它是最容易获取的体液。
”值得注意的是，汗液分析并不是一个新概念。
已开发出各种汗液生物标志物来定义人类健康状况； Javey解释说，例如在体育领域，人们通常使用汗液分析来进行药物检测，汗液氯化物检测是囊性纤维化的标准诊断程序。
Javey表示，可穿戴生物传感器已被用于各种室内或室外人类活动中，以分析代谢、电解质和重金属等多种汗液成分：“汗液中钠离子和钾的过多流失会导致低血压。
低钠血症、低钾血症、肌肉痉挛或脱水“其他发现包括汗液中的乙醇和葡萄糖据说与血液中的乙醇和葡萄糖在代谢上相关，而汗液乳酸（乳酸）可潜在地用作压力性缺血的敏感标志物；然而，今天的汗液分析仍然需要收集样本并发送给实验室。
贾维的观点是，最好的解决方案是“实时分析人体汗液”——即使用汗液生物传感器，例如放置在人体上的贴片，在排汗时立即分析汗液。
全集成多任务汗液传感系统 Javey 的团队开发了一款全集成多任务汗液传感系统，该系统使用塑料材料传感器作为与皮肤的接口，而柔性电路板上的硅芯片则执行复杂的信号处理；如下图所示，团队开发的汗液传感器阵列包括两个代谢物传感器（检测葡萄糖和乳酸）、两个电解质传感器（检测钠离子和钾）和一个皮肤温度传感器。
Javey还分享了可以进行多任务人体测量的系统的信号传导、处理和无线传输路径（如下图）；最终收集到的数据将无线传输到手机上，并通过专用应用程序显示：“我们安装了传感器，但没有开发必要的信号处理芯片。
而是使用了现成的微控制器和其他组件。
” “柔性电路板上需要什么样的信号处理？” Javey解释说，虽然每个传感器都能保持出色的灵敏度，但事实证明，温度和酸碱（pH）值仍然会受到影响。
对这种电流酶传感器的性能影响很大：“为了实现更精确的测量，我们需要进行实时校准和信号补偿”，这正是信号处理所需要的。
Javey团队目前开发的系统由柔性电路板制成。
他设想，未来，完全集成的多任务汗液传感器将是实现更实用、同步的多个汗液生物标志物检测信息的最终关键； Javey还指出，他们使用现成的蓝牙低功耗芯片和微控制器都有些矫枉过正，未来应该演变成定制化的单芯片。