随着可穿戴电子设备对个体的身体活动和健康状况的持续和密切监控，其有望在个性化医疗中发挥关键作用。柔性电子以其高度的柔性和皮肤适应性，可以作为设计未来个性化可穿戴设备的理想平台。新兴纳米技术与材料科学的发展促进了用于个性化医疗的柔性电子设备的显著发展。目前报道的大多数皮肤界面柔性传感器主要用于监测用户的身体活动和生命体征，因此迫切需要开发柔性设备，从人体获取分子数据，以获取更有洞察力的健康信息。在传统的临床或实验室环境中，健康检查很大程度上依赖于血液分析，而血液分析受到侵入性抽血的限制，无法提供动态和连续的信息。人体汗液是一种重要的、易于获取的体液，它含有丰富的化学物质，能反映人体的生理状态。已有研究表明，异常的健康状况会通过改变汗液分析的浓度来显著影响汗液的组成。通过可穿戴式汗液传感器从血液分析过渡到原位汗液分析，可以提供一种无创的、有吸引力的动态健康评估方法。

许多可穿戴和可弯曲的汗液传感器最近被开发出来用于持续的健康监测。鉴于汗液分泌过程的复杂性，迫切需要多路复用和实时检测感兴趣的目标生物标志物。因此提出一种用于现场汗液检测的可穿戴柔性集成传感器阵列。该皮肤贴片由多个高性能电化学传感器和用于信号处理和无线传输的柔性印刷电路板(FPCB)组成。该设备同时测量汗液代谢产物(乳酸和葡萄糖)和汗液电解质(Na+和K+)以及皮肤温度(图1)。可穿戴系统能够监测长时间运动期间生理相关分析物的变化。随后该平台的范围扩大到可检测其他分析物，包括pH、Ca2+、Cl、重金属和其他物质。

图1 可穿戴的汗液传感器

虽然在剧烈运动时很容易出汗，但它的成分会随着身体快速的生理和代谢变化而变化。为此，在医学应用中，一种很有前途的汗液诱导方法是离子透入法，它可以通过对汗腺的化学刺激来诱导汗液的局部排泄。在离子透入过程中，需要加一个小电流用来通过带电物质(例如，匹罗卡品，乙酰胆碱，或甲胆碱)通过完整的皮肤，来刺激汗液的分泌。图2所示的柔性汗液提取和分析平台，包含一个化学增强的离子透入模块，能够自动诱导汗液。通过对离子透入水凝胶和离子透入期的药物浓度进行编程，可以得到各种汗液分泌情况。离子透入电极之间集成的化学传感器可以对提取的汗液进行原位分析。

图2 柔性汗液提取和分析平台

人们普遍认为，汗水的成分和出汗率是密不可分的。在这方面，汗液率监测对基础研究和临床研究都至关重要。图3是一种柔性微流控汗液传感贴片，用于实时监测汗液率和增强汗液分析。当汗液充满微通道时，微通道中两个平行电极之间的电阻抗的大小下降。排汗率可以用通道内排汗量的变化除以时间间隔来计算。微流体系统的使用可以最大限度地减少汗液蒸发和污染，从而使汗液传感更加精确，具有更高的时间分辨率。

图3 基于微流控的汗液传感器用于检测出汗量

在实际的健康监测应用中，高通量和低成本制造具有高稳定性和再现性的柔性传感器对未来可穿戴传感器的商业应用至关重要。在这方面，利用R2R凹印技术，在150 m柔性衬底辊上印刷高性能柔性传感电极(图4)。这些电极可用于制备柔性传感器，用于分析汗液代谢物、离子和其他物质。这种R2R凹印技术代表了未来可穿戴柔性传感器低成本大规模生产的重要一步。

图4 R2R凹印高性能柔性传感电极

可穿戴式汗液传感器的发展为生理和生物医学监测应用打开了大门。图5所示的可穿戴传感器有可能用于长期体育锻炼期间脱水情况的实时监测。汗液中Na+水平在补水试验中保持稳定，而当受试者在户外跑步中大量失水时，Na+水平则大幅增加。通过检测汗液电解质(Na+和Cl-)水平升高，成功证明汗液传感器用于囊性纤维化筛查和早期诊断(图5b)。可穿戴式汗液传感器在精准医疗的动态药物监测中具有广阔的应用前景。随着药物剂量的增加和已证实的咖啡因生理趋势的观察，汗液中咖啡因水平升高(图5c)。这种可穿戴设备可用于研究汗液和血液分析水平之间的动态相关性。初步数据显示，口服葡萄糖摄入导致大多数空腹受试者的汗液葡萄糖水平升高(图5d)。

图5 柔性穿戴式汗液传感器的生理生物医学应用