可穿戴設備重做一遍，先從測汗液開始

這幾年智能可穿戴設備在健康賽道上瘋狂內卷，廠商恨不得把智能手錶、手環啥的都「焊」在你的身上。從心率監測到心電圖（ECG）測量，從運動記錄到睡眠追蹤，這些智能設備簡直成了一個隨身體徵數據監測站。

人們還寄希望於這些可穿戴設備可以做更多的「化驗」。比如説蘋果公司從2010年開始就一直在尋找無創測血糖的方法，雖然至今相關功能仍未問世，但大夥兒依舊充滿期待。

不過，除了血糖監測之外，蘋果偷偷在另一條賽道上取得了一些成果：汗液監測。

蘋果：汗流浹背了吧？

今年2月，美國專利商標局公佈了一項來自蘋果公司的專利申請：具有汗液測量功能的可穿戴設備（US20240050013）。

在專利文件中，蘋果設計了一種汗液傳感器，這種傳感器由多個電極和計算出汗指標的處理器組成。整個系統可以計算出用户的估計出汗率，並向用户呈現出液體流失率（以液體盎司/小時等表示）或特定時間段內的液體流失量。

蘋果專利圖片，內部包含了一個汗液傳感器｜WIPO

結合運動的相關功能，傳感器還可以提供較短時間間隔內測量的「瞬時」出汗率。原有的運動功能還可以利用相關的出汗數據，進一步估計鍛鍊強度和卡路里的消耗情況。

穿戴設備測的只是皮膚上一小塊的出汗情況，爲了據此推算全身的出汗總量，專利里還提到了通過整合環境温濕度和用户體温信息來進一步計算全局估計出汗率。

在運動監測方面，蘋果已經使用了不少傳感器和算法來更全面地幫助人們瞭解自身的運動情況，未來如果能將汗液監測也加入到智能手錶中來，可以進一步豐富監測維度，增加運動監測的準確性。

不過，出汗量監測還只是一個開始。汗液本身就是一座隱藏着身體狀況的「寶庫」，在更為細分的領域里，研究者們早就關注到了它。

汗：不止是水

汗液，是人體通過分佈全身的大小汗腺所分泌的液體，在體温調節、物質代謝、保護皮膚屏障等方面發揮着重要的生理作用。

汗液本身大部分都是水，除此之外還含有電解質、微量礦物質、乳酸鹽和尿素等，而這些物質含量的變化對應着一些身體狀況的改變。比如研究人員發現患有囊性纖維化（一種會導致腺體分泌異常的遺傳性疾病）的患者，其汗液中的鹽濃度就高於正常水平，可以通過汗液監測來輔助相關疾病的診斷。

有這樣的先例在前，人們對汗液中其他成分所能指示的身體情況也產生了興趣。雖然目前通過監測汗液直接得到某種身體狀況的準確信息還比較難，但作為一種輔助的判斷方法，汗液監測已經用在了不少地方。

不少研究都指出汗液電解質濃度可用作人們補充電解質液體的參考指標。今年，美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校的研究人員與數字健康公司Epicore Biosystems合作驗證了一款新型智能穿戴設備Connected Hydration，其最主要的功能就是對佩戴者進行汗液監測。

用於體力勞動者的汗液監測設備Connected Hydration，戴在肱二頭肌上｜epicorebiosystems.com

這款設備主要是爲了高強度體力工作的人們而設計。隨着世界各地極端高温不斷涌現，户外工作者面臨着越來越嚴峻的工作環境。而及時補水這麼簡單的事情，對很多户外工作者而言也可能存在阻礙。再加上口渴本身就是一種非常主觀的感覺，對一些人來説，產生口渴的感覺時人體可能已經處於脱水狀態了。如果這時補充的水量不夠，也許會讓人緩解了口渴的感覺，但並沒有完全補足缺失的水分。

Connected Hydration通過監測汗液流失、電解質流失、皮膚温度和運動狀態，可以及時提醒佩戴者補充水分。這樣可以很好避免户外工作者因缺水而造成的身體傷害。

除了對電解質含量進行測量，汗液中的乳酸鹽含量也是研究者們關注的重要指標之一。多年來，研究人員發現汗液中的乳酸鹽濃度非常接近血液中的乳酸鹽濃度，可以用作對應組織活力程度的敏感標記物。

2013年，首個用於實時監測人體汗液中乳酸鹽含量的可穿戴電化學汗液傳感器問世，經過了十多年的發展，基於乳酸鹽監測的汗液傳感器也正在被推向市場。PointFit公司開發了一套預測肌肉疲勞（PMF）的算法，通過將傳感器貼片貼在不同的位置測量相關位置汗液中的乳酸鹽含量，計算得出不同部位的肌肉疲勞情況，從而讓運動員可以更好地調整訓練強度。

PointFit的汗液傳感器貼片｜2022香港資訊及通訊科技獎

我國著名短跑運動員蘇炳添也曾在論文綜述《科學訓練輔助: 柔性可穿戴傳感器運動監測應用》中，提到了多種汗液監測技術的發展。其中，對汗液乳酸鹽和葡萄糖等成分的監測與運動員的運動狀態息息相關，現有的實驗室技術已經可以實現運動員生理指標的定量分析。畢竟體育從來都不是蠻力的較量，而是在技術加持下的科學訓練方法的比拼，身體數據監測手段伴隨着運動的發展，正在成為訓練過程中不可缺少的科技實力之一。

圖中的efg均為可穿戴汗液監測設備丨《科學訓練輔助: 柔性可穿戴傳感器運動監測應用》

汗液還有哪些可能？

雖然取得了一些成果，可穿戴汗液監測依然面臨不少挑戰。一是穿戴式設備本身監測精度有限，容易受到外界環境的影響。另外，汗液中部分分析物的分泌機制尚未得到充分的探究。

但即使如此，汗液監測非侵入式、可連續監測等優點，正在推動可穿戴式設備的發展與對汗液生理機制的深層次研究。血液測試是醫療分析中的「金標準」之一，但抽血畢竟屬於有創操作，可能引起疼痛、感染，日常狀況下也難以持續採樣、實時動態監測，而汗液監測能在一定程度上彌補這些缺點，兩者結合或許能讓人們更好地瞭解自身健康狀況。

汗液監測面臨挑戰，也充滿前景丨Pixabay

除了上述提到研究相對成熟的成分，汗液本身還有不少待被發現的潛能。

比如一些初步的研究發現，汗液中微量礦物質的顯著變化與膳食攝入有關。這一關聯性使通過汗液判斷飲食健康成爲了可能。不過這些研究大多基於本身缺乏礦物質的患者或刻意消耗礦物質隨后進行補充的健康受試者，在運用於大眾用户的營養監測上還需要進一步研究。

汗液中的皮質醇含量還被用來研究人們承受壓力的程度。血清皮質醇被稱為「壓力荷爾蒙」，在應付壓力中會有明顯的調節身體其他指標的作用。2020年的一項研究表明了血清皮質醇和汗液皮質醇之間存在相關性，並從人體汗液構建了動態壓力反應曲線。因此通過測量汗液皮質醇濃度來表明人體的壓力狀況也成爲了可能。

關於離子等其他汗液成分監測的設備也層出不窮，甚至有不少已經推向市場。根據全球市場研究公司Brainy Insights的報告，可穿戴汗液傳感器市場規模將從2023年的39億美元增長至10年后的118億美元。

可穿戴汗液監測設備有着巨大的潛力和應用前景，隨着科技的不斷進步和對健康監測需求的日益增長，希望有一天汗液監測技術不僅服務於工人、專業運動員等特殊人羣，還能逐漸走出實驗室，融入更多人的日常生活。

參考文獻

1.US20240050013 - WEARABLE DEVICES WITH PERSPIRATION MEASUREMENT CAPABILITIES.https://patentscope2.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=US422370021&_cid=P21-LT2ZVA-51410-1

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3.https://www.msdmanuals.cn/home/children-s-health-issues/cystic-fibrosis/cystic-fibrosis-cf#%E8%AF%8A%E6%96%AD_v878224_zh

4.https://medicalxpress.com/news/2024-06-wearable-machine-workers-dehydration.html

5.https://www.epicorebiosystems.com/our-solutions/connected-hydration

6.https://pointfittech.com/#product

7.https://hkust.edu.hk/news/entrepreneurship/lets-sweat-details-where-sweat-sensing-and-fitness-intersect?cn=1

8.https://www.gssiweb.org/sports-science-exchange/article/sweat-biomarkers-for-sports-science-applications

9.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32266329/

10.https://finance.yahoo.com/news/wearable-sweat-sensors-market-size-180000897.html

作者：普拉斯G

編輯：黎小球