運(yùn)動人體汗液收集與分析方法的研究進(jìn)展

耿 雪 ，覃 飛 ，瞿超藝 ，徐旻霄 ，趙麗娜 ，趙翠翠，馮亦唯，趙杰修*

出汗是人體維持體溫的重要調(diào)節(jié)方式，主要分為非顯性出汗和顯性出汗，二者形成機(jī)制不同（張文歡等，2018a）。非顯性出汗形成機(jī)制較為復(fù)雜，研究主要集中于生物醫(yī)學(xué)、服裝設(shè)計等領(lǐng)域；顯性出汗是當(dāng)機(jī)體處于高溫環(huán)境和/或運(yùn)動時由汗腺分泌，產(chǎn)生可被機(jī)體感知的汗液（李標(biāo)，2016）。對于進(jìn)行運(yùn)動的人而言，骨骼肌收縮產(chǎn)生的熱量會使機(jī)體熱量迅速增加，汗液的蒸發(fā)成為機(jī)體運(yùn)動時的主要散熱方式（Baker，2017；Sawka et al.，2011；Wenger，1972）。此外，出汗還可以承擔(dān)部分腎臟器官排泄代謝產(chǎn)物的功能，對內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)具有十分重要的作用（范一強(qiáng)等，2017）。

汗液成分復(fù)雜，由99%的水和1%的溶質(zhì)構(gòu)成，這些溶質(zhì)包含了多種電解質(zhì)（鈉離子、氯離子、鈣離子和鉀離子等）、代謝產(chǎn)物（乳酸、丙酮酸和尿酸等），以及氨基酸、尿素類含氮化合物等（Promphet et al.，2019；Sato et al.，1989）。對于運(yùn)動員而言，通常通過了解出汗率和電解質(zhì)丟失程度評估機(jī)體的水合狀態(tài)，防止出現(xiàn)脫水、中暑，造成肌肉痙攣、熱射病等嚴(yán)重后果，同時有助于日常訓(xùn)練和比賽期間的機(jī)能監(jiān)控和恢復(fù)（Moyer et al.，2012；Sakharov et al.，2010）。此外，與血液、尿液、唾液等其他體液相比，汗液的來源廣泛，具有可快速獲取且無創(chuàng)無痛等優(yōu)勢，使其成為一種理想的監(jiān)測體液樣本（張偉，2019）。

傳統(tǒng)汗液檢測方法步驟繁瑣，設(shè)備不宜攜帶，難以實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控，易污染樣品，且不利于汗液相關(guān)指標(biāo)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性（Hoekstra et al.，2018；Jadoon et al.，2015）。近年，隨著微流控技術(shù)和柔性可穿戴化學(xué)傳感器的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)實(shí)時、連續(xù)、精準(zhǔn)、便捷地檢測及分析汗液相關(guān)指標(biāo)提供可能。本研究系統(tǒng)梳理了多種汗液收集與分析的方法及應(yīng)用，比較其優(yōu)勢及局限性，并介紹了柔性可穿戴傳感器的最新研究進(jìn)展，闡述其在體育領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

1 汗液的收集與處理方法

汗液的獲取是精準(zhǔn)檢測的基礎(chǔ)，分為全身收集法（whole-body washdown，WBW）和局部收集法（楊則宜等，1984）。WBW包括全身沖洗和收集衣物浸泡等步驟，如Baker等（2019）為量化不同運(yùn)動強(qiáng)度下的汗液電解質(zhì)損失及工作負(fù)荷對全身汗液電解質(zhì)Na＋、K＋、Cl?濃度的影響，讓受試者用去離子水沖洗全身，穿戴去除任何電解質(zhì)的衣物進(jìn)行運(yùn)動，運(yùn)動完成后再次沖洗全身，最后將實(shí)驗過程中接觸到受試者的所有衣物都進(jìn)行漂洗以收集完整汗液。Baker等（2011）還采用此法對汗液中金屬元素鈣（Ca）、鎂（Mg）、銅（Cu）、錳（Mn）、鐵（Fe）和鋅（Zn）的濃度進(jìn)行測定。對其準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證的結(jié)果表明，使用WBW方法對汗液Na＋、Cl?和K＋的回收率分別為101%、107%和96%，變異系數(shù)分別為4%、8%和18%，證明全身收集法適用于出汗量、出汗率及電解質(zhì)等物質(zhì)濃度的測定，且結(jié)果精準(zhǔn)（Baker et al.，2018）。

局部收集法是使用吸汗貼片、紗布海綿、濾紙、Parafilm M保護(hù)套或塑料汗液收集器等可吸納液體的物質(zhì)放置于皮膚表面上，完成汗液收集的方法（Baker，2017）。自Havenith等（2008）將新型吸收性材料應(yīng)用于大面積人體皮膚表面后，經(jīng)多位研究人員改良后形成吸汗貼片法，該方法在使用前需將受試者待測皮膚表面用蒸餾水或去離子水清洗，無菌紗布擦干后貼上吸汗貼片，然后將貼片中的汗液放入管中進(jìn)行處理分析。有研究提出，不同取樣部位可能導(dǎo)致檢測結(jié)果不同，采用局部收集法與全身沖洗法測試后證明，不同部位的檢測結(jié)果的確存在差異，但兩種收集法得出的Na＋濃度高度相關(guān)，且由經(jīng)驗豐富的測試員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作時，吸汗貼片法的操作結(jié)果相對可靠（Baker et al.，2009；Dziedzic et al.，2014）。此外，王晨（2016）和許弟群等（2012）分別選用醫(yī)用紗布和乙烯袋收集汗液，經(jīng)離心后分析完成機(jī)體水合狀態(tài)及其離子變化的測定。還有研究將去離子水處理后干燥的無灰濾紙放入自封袋，覆蓋于清潔后的皮膚表面以收集汗液（薛滔，2010）。

汗液收集的方法眾多，全身收集法和局部收集法各具優(yōu)點(diǎn)，也各有不足。相關(guān)研究比較二者在收集汗液分析其礦物質(zhì)元素Ca、Mg和Cu，以及電解質(zhì) Na＋、K＋、Cl?濃度的可靠性上證明，相較于局部收集法，全身收集法的樣本收集更具完整性，也更可靠（Baker et al.，2011，2018）。不過考慮到全身收集法操作過程的復(fù)雜性和不方便性，現(xiàn)有研究多傾向于使用局部收集法（張文歡等，2018b；Baker，2017）（表 1）。有研究顯示，在檢測汗液 Na＋濃度時選用四肢作為采樣部位較為可靠，尤其是前臂（Baker et al.，2018）；還有研究建議采樣時間控制在5 min之內(nèi)，以降低汗液收集裝置長時間粘附皮膚對汗液流速造成的不利影響（Morris et al.，2013）。以上研究結(jié)果一定程度上提高了局部汗液收集法的可靠性，使其得到廣泛應(yīng)用，尤其是吸汗貼片法。雖然由于運(yùn)動強(qiáng)度（Baker et al.，2019）、收集汗液所選用的解剖位（Baker et al.，2018）、受試者性別以及運(yùn)動速度（Lara et al.，2016）因素，使局部收集法的測試結(jié)果不甚統(tǒng)一，但其對局部出汗率及汗液中某些重要物質(zhì)的濃度估算較為可靠，且可以通過選擇合理的貼片黏貼位置、貼片數(shù)量、貼片收集時間等提高局部收集汗液的精準(zhǔn)度，因此研究人員可根據(jù)實(shí)際情況、待測物質(zhì)性質(zhì)有選擇地使用汗液收集方法。目前，除取樣部位以外，鮮見關(guān)于性別、運(yùn)動強(qiáng)度、皮膚溫度等因素對局部汗液收集結(jié)果的影響研究，還需進(jìn)一步深入探究。

表1 傳統(tǒng)汗液收集與分析的相關(guān)研究Table 1 Study on Collection and Analysis of Traditional Sweat

以上汗液收集方法均針對顯性出汗，但在環(huán)境溫度16℃以下，受試者在運(yùn)動功率為20 W、運(yùn)動時間為20 min與運(yùn)動功率為40 W、運(yùn)動時間為10 min的狀態(tài)下都處于非顯性出汗階段，即機(jī)體在運(yùn)動過程中也產(chǎn)生非顯性出汗量，因此從監(jiān)測嚴(yán)謹(jǐn)性和完整性的角度，非顯性出汗量的測量也屬于汗液檢測，該部分的監(jiān)測可使結(jié)果更精確，也對運(yùn)動服飾舒適性和皮膚健康程度的評價等研究具有重要意義（李標(biāo)，2016）。非顯性出汗的檢測也分為整體和局部測量，前者可通過受試者人體質(zhì)量損失和呼出的水蒸氣之差進(jìn)行測量，后者又分為動態(tài)箱法和靜態(tài)箱法（李標(biāo)，2016；李標(biāo) 等，2016；Imhof et al.，2009）。目前，針對非顯性出汗的研究主要集中于服裝設(shè)計和醫(yī)學(xué)燒傷領(lǐng)域。精簡操作流程、提高檢測精度、降低測試費(fèi)用等問題的解決仍需廣大科研人員的共同努力（張文歡等，2018c）。

2 汗液化學(xué)成分和濃度分析技術(shù)

汗液成分分離和定量的傳統(tǒng)方法需要通過離心、萃取、色譜和/或質(zhì)譜等步驟，研究人員常根據(jù)待測物質(zhì)的不同性質(zhì)選用不同的方法（Jadoon et al.，2015）。在運(yùn)動領(lǐng)域關(guān)于運(yùn)動員汗液的電解質(zhì)（Na＋、K＋、Cl?）、乳酸、丙酮酸、氨基酸、尿素等物質(zhì)的測定較為常見。

2.1 對汗液電解質(zhì)的檢測

運(yùn)動過程中，體溫調(diào)節(jié)性出汗會導(dǎo)致水分和電解質(zhì)的丟失，尤其是在高溫環(huán)境和/或運(yùn)動強(qiáng)度較大、持續(xù)時間較長的情況下（Baker，2017）。電解質(zhì)的丟失及其失衡會給機(jī)體造成嚴(yán)重后果，從生理和健康的角度看，汗液中Na＋、Cl?、K＋和Ca2＋在液體平衡、肌肉收縮和神經(jīng)傳導(dǎo)中起著重要作用。

對汗液電解質(zhì)的分析技術(shù)包括離子選擇電極法（ion-selective electrode，ISE）、離子色譜法（ion chromatography，IChr）、火焰光度法（flame photometry，F(xiàn)P）、離子電導(dǎo)率（ion conductivity，IC）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively-coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）等（Baker，2017）。吳衛(wèi)兵等（2013）采用ISE發(fā)現(xiàn)，隨著運(yùn)動員熱適應(yīng)的有效建立，其汗液Na＋、Cl?濃度顯著性下降；Miller等（2020）也使用該技術(shù)證明通過檢測汗液Na＋、Cl?和K＋濃度及出汗率指標(biāo)結(jié)果，可對易患運(yùn)動性肌肉痙攣的美式足球運(yùn)動員起預(yù)測作用。還有研究分別采用IChr、FP檢測技術(shù)以探究運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動速度和性別差異對汗液電解質(zhì)濃度的影響（Baker et al.，2019）。

此外，多種分析方法對汗液Na＋濃度分析結(jié)果可能存在的差異也受到學(xué)者們的關(guān)注。雖然Dziedzic等（2014）采用ISE、FP和電導(dǎo)率多次檢測Na＋濃度，證明不同分析技術(shù)測定值之間有很高的相關(guān)性，但Goulet等（2017）通過IC、FP、直接離子選擇電極（direct ion-selective electrode，DISE）、間接離子選擇電極（indirect ion-selective electrode，IISE）和IChr 5種檢測方法表明不同的分析技術(shù)所得結(jié)果仍有細(xì)微差別，繼而導(dǎo)致基于此提出的推薦補(bǔ)充值不夠精確，這對出汗量很大的人而言，可能造成不良影響，因此應(yīng)謹(jǐn)慎對待。

2.2 對汗液乳酸和丙酮酸的檢測

乳酸、丙酮酸作為糖酵解的代謝產(chǎn)物，其水平及二者間比值的變化可反映（組織）缺血、缺氧程度、無氧代謝情況及機(jī)能狀態(tài)，常用于評價運(yùn)動員疲勞和恢復(fù)情況，同時也對高血壓、糖尿病等疾病的監(jiān)測有重要的參考價值（范一強(qiáng)等，2017；Biagi et al.，2012）。汗液中乳酸和丙酮酸濃度的傳統(tǒng)檢測方法包括酶分析法、毛細(xì)管區(qū)帶電泳法、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（liquid chromatography with mass spectrometric detection，LC-MS）等。其中酶分析較為常見，如Buono等（2010）用乳酸分析儀檢測運(yùn)動后受試者的汗液乳酸濃度，證明運(yùn)動強(qiáng)度會對汗液乳酸濃度和乳酸排泄率產(chǎn)生影響；Jin等（2001）采用毛細(xì)管區(qū)帶電泳法，在恒電位為1.6 V的碳纖維微盤束電極上測定人體汗液中丙酮酸的含量。還有學(xué)者探索性地建立一種簡便、快速測定的反相高效液相色譜法，該方法可以同時檢測汗液中乳酸和丙酮酸濃度，經(jīng)有效性驗證結(jié)果顯示，反相高效液相色譜法對汗液乳酸和丙酮酸的回收效果及檢測結(jié)果較好，具有投入實(shí)際應(yīng)用的價值（Biagi et al.，2012）。

2.3 對汗液氨基酸的檢測

氨基酸是滿足運(yùn)動員高水平能量代謝及組織修復(fù)更新的基礎(chǔ)能量，監(jiān)測其變化水平具有重要意義（Wu，2013）。氨基酸的分析方法包括質(zhì)譜法（mass spectrometry，MS）、氣相色譜法（gas chromatography，GC）、高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）、LC-MS和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術(shù)等。Delgado-Povedan等（2016）采用LC-MS/MS分析方法證明汗液可作為臨床研究中氨基酸定量分析的樣品，離心式微流控固相萃取法的使用可使結(jié)果更準(zhǔn)確。還有學(xué)者采用氣相色譜儀氫火焰離子檢測技術(shù)（gas chromatography flame ionisation detection，GC-FID）對汗液氨基酸進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，女性在運(yùn)動和/或炎熱條件下比男性更容易發(fā)生關(guān)鍵氨基酸丟失；Delgado等（2017）和Murphy等（2019）也采用此技術(shù)證明運(yùn)動刺激汗液成分發(fā)生改變，包括氨基酸含量。

2.4 對其他指標(biāo)的檢測

汗液pH可反映被試者的出汗量、皮膚狀態(tài)等問題，繼而間接了解其脫水程度（Ciszek，2017）。傳統(tǒng)的汗液pH檢測需要用化學(xué)試劑、顯色試紙或pH計等（陳玲，2019；Meyer et al.，2007）。由于傳統(tǒng)檢測pH方法耗時較長且無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時測量，故使用不便，這些問題在汗液傳感器出現(xiàn)后得到有效解決。葡萄糖作為機(jī)體直接供能的能源物質(zhì)，其含量的高低與體內(nèi)器官、系統(tǒng)的功能運(yùn)轉(zhuǎn)，以及運(yùn)動機(jī)能狀態(tài)的維持等密切相關(guān)；尿素作為汗液代謝產(chǎn)物，其水平的紊亂與多種疾病相關(guān)（范一強(qiáng)等，2017；Harvey et al.，2010）。因此，Harvey等（2010）使用酶分析試劑盒，對汗液中的葡萄糖和尿素水平進(jìn)行測定。此外，汗液中礦物質(zhì)銅、鐵、錳、鋅的濃度檢測則可通過發(fā)射光譜法測量（Baker et al.，2011）。

3 可穿戴汗液傳感器

3.1 概述

自20世紀(jì)50年代以來，汗液的成分分析，尤其是相關(guān)生物標(biāo)志物及其形成機(jī)制等問題一直是重要研究內(nèi)容。雖然學(xué)界早已認(rèn)識到汗液可能作為一種醫(yī)學(xué)診斷工具，但直到21世紀(jì)，隨著微流控芯片、可穿戴傳感器和智能設(shè)備的發(fā)展才使其成為可能。相較于傳統(tǒng)的汗液檢測技術(shù)而言，柔性可穿戴汗液傳感器的出現(xiàn)極大程度地解決了操作復(fù)雜、耗時較長、成本較高、需要專業(yè)人員實(shí)施且難以實(shí)時、連續(xù)監(jiān)測等問題，將汗液的收集、處理和分析等步驟合而為一，方便了人們的日常健康管理和疾病監(jiān)測，在競技健身領(lǐng)域也有著極其廣闊的應(yīng)用前景。

化學(xué)傳感器、微流控技術(shù)和柔性基底材料是產(chǎn)生柔性可穿戴汗液傳感器的重要技術(shù)?；瘜W(xué)傳感器是指通過特異性識別系統(tǒng)的器件與目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生特異性反應(yīng)，通過電子技術(shù)將該信息按照待測物濃度等比例轉(zhuǎn)化為電信號，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析等以完成目標(biāo)物質(zhì)定性及定量分析的裝置（安清波，2019）。不同傳感器的檢測原理差異較大，目前研制的汗液傳感器主要通過電化學(xué)分析法、比色法和光學(xué)法等進(jìn)行檢測（表2），其中電化學(xué)分析法檢測結(jié)果更精確、應(yīng)用范圍更廣（張偉，2019）。不同的分析方法均有其優(yōu)勢和不足（表3）。

表3 汗液傳感器檢測主要分析方法、原理及優(yōu)缺點(diǎn)比較Table 3 Main Analysis Methods，Principles，Advantages and Disadvantages of Sweat Sensor Detection

傳統(tǒng)汗液樣本的收集極易出現(xiàn)蒸發(fā)、被污染以及新舊汗液混合等問題，干擾成分分析結(jié)果的精準(zhǔn)度（張偉，2019）。微流控是一種可在微納米尺度空間中對流體進(jìn)行精確控制和操控的技術(shù)，具有將生物和化學(xué)實(shí)驗室的基本功能縮微到一顆幾平方厘米芯片上的能力；它可利用汗液分泌壓力和毛細(xì)管作用將汗液從表皮引導(dǎo)到通道內(nèi)進(jìn)行連續(xù)采樣，這種封閉式傳感可消除外部污染的同時，防止汗液蒸發(fā)導(dǎo)致的汗液成分濃度變化（王虎等，2014；Liu et al.，2020）。此外，該技術(shù)相較于傳統(tǒng)方法而言，具有對待檢測樣本需求量低、所用檢測試劑需求量少和能夠連續(xù)檢測的優(yōu)勢（范一強(qiáng)等，2017）。

為實(shí)現(xiàn)汗液成分的實(shí)時、連續(xù)監(jiān)測，滿足人們在不同姿勢、運(yùn)動狀態(tài)的汗液檢測需求，可穿戴汗液傳感器應(yīng)運(yùn)而生。這種傳感器的基底具有生物相容性、舒適性和可伸縮性等特點(diǎn)，可使其與柔軟、彈性、曲形的皮膚和肢體曲面有效貼合。目前，隨著材料學(xué)的發(fā)展，研究人員已將多種基材用于汗液傳感器中，包括商業(yè)化的聚合物［如聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等］、紡織品、紙和紋身貼片等（Promphet et al.，2019）。

3.2 柔性可穿戴汗液傳感器的應(yīng)用

3.2.1 出汗率

對出汗率的準(zhǔn)確、實(shí)時監(jiān)測是防止運(yùn)動人員出現(xiàn)脫水、中暑等不良反應(yīng)，提供科學(xué)補(bǔ)液的基礎(chǔ)，因此用于檢測出汗率的柔性可穿戴汗液傳感器出現(xiàn)較早。Salvo等（2010）研發(fā)出集成于紡織品基材上的出汗率傳感器，將其貼于皮膚表面，并通過藍(lán)牙接口進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集以完成出汗率的監(jiān)測。Jia等（2018）設(shè)計的汗液傳感器，改變了直接貼附在皮膚表面測量出汗量的常規(guī)方式，采用直接嵌入到日常衣物中的方式，通過系統(tǒng)比較個人歷史數(shù)據(jù)，將個性化結(jié)果通過手機(jī)應(yīng)用程序呈現(xiàn)。還有學(xué)者利用可導(dǎo)電紙研制了一種可穿戴紙基電化學(xué)傳感器，其特點(diǎn)是無需校準(zhǔn)，能通過監(jiān)測電阻值的變化情況來實(shí)時測量汗液，對出汗量的監(jiān)測具有較高的靈敏度和重復(fù)性（Parrilla et al.，2019）。

3.2.2 電解質(zhì)

由于汗液電解質(zhì)中某些離子水平是反映機(jī)體水合狀態(tài)和糖尿病等疾病的參考性指標(biāo)，因此監(jiān)測汗液中特定離子水平的可穿戴汗液傳感器的研究較多。Schazmann等（2010）研制出一種集汗液刺激、收集、儲存和分析為一體，可實(shí)時監(jiān)測汗液中Na＋濃度的可穿戴傳感器。Parrilla（2016）和Choi（2017）分別使用商用碳纖維和PET材料成功制成Na＋、Cl?汗液傳感器，后者經(jīng)不同運(yùn)動負(fù)荷試驗后，證明其在健身領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。還有學(xué)者通過3D打印平臺制成雙鏡射流裝置，當(dāng)其吸取汗液后可與兩個獨(dú)立的離子選擇性電極接觸產(chǎn)生電位信號，繼而實(shí)現(xiàn)對Na＋、K＋濃度的同時監(jiān)測（Pirovano et al.，2020）。此外，Hoekstra等（2018）還介紹了一種低阻抗、低功耗的紙基可穿戴電位傳感器，該傳感器汗液樣品的回收率可達(dá)（95.2±6.6）%，在體實(shí)時監(jiān)測結(jié)果可在手機(jī)應(yīng)用程序上進(jìn)行可視化閱讀，適用于但不限于汗液中總電解質(zhì)水平的監(jiān)測應(yīng)用。

3.2.3 乳酸

乳酸含量的高低可反映機(jī)體無氧代謝水平，通過對汗液中乳酸值的監(jiān)測可及時了解運(yùn)動人員的疲勞和恢復(fù)情況，促進(jìn)科學(xué)合理的安排訓(xùn)練，防止運(yùn)動損傷的發(fā)生。Cai等（2010）以魯米諾為信號，研制了一種基于電化學(xué)發(fā)光的乳酸生物傳感器，該生物傳感器對乳酸的檢出限為8.9×10-12mol/L，相對標(biāo)準(zhǔn)差為4.13%（CLA1.34×10-10mol/L，n=6），對實(shí)際汗液樣品的平均回收率為101.3%。Guan等（2019）開發(fā)出一種新型自供電可穿戴汗液-乳酸分析儀，通過附著在運(yùn)動員皮膚上的集成分析儀主動檢測汗液-乳酸濃度，并無線傳輸?shù)酵獠科脚_，形成運(yùn)動數(shù)據(jù)。Mao等（2019）研制出一款自供電電生物傳感器，將該裝置貼合到運(yùn)動員身上后，不僅可以實(shí)時監(jiān)測運(yùn)動員的汗液乳酸濃度，還可以分析其運(yùn)動速度、頻率和關(guān)節(jié)角度，此傳感器可實(shí)現(xiàn)個人運(yùn)動生理監(jiān)測和時間運(yùn)動分析，用于科學(xué)選拔優(yōu)秀運(yùn)動員，制定適合個人的運(yùn)動訓(xùn)練方案。

3.2.4 pH

Promphet等（2019）研制出同時測定汗液pH和乳酸的非侵入性紡織品比色傳感器，隨著pH和乳酸濃度的增加，pH指示劑由紅變藍(lán)，乳酸指示劑紫色程度加深，通過將這些顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較得出結(jié)果，由于該傳感器的基底為紡織品，故可將其放置于運(yùn)動服和配飾中，具有較高的使用靈活性。Zamora等（2018）采用電位法設(shè)計了一款織品pH傳感器，證明了不銹鋼網(wǎng)布在在體測量中的性能表現(xiàn)最好。還有研究采用線和紙相結(jié)合的方式構(gòu)建可穿戴線/紙微流控比色分析器件，通過與智能收集信號系統(tǒng)相偶聯(lián)，實(shí)現(xiàn)人體汗液中pH、乳酸和葡萄糖含量的原位檢測，提示，線基微流控裝置在人體汗液分析中也有一定的應(yīng)用價值（肖剛，2019）。

3.2.5 其他

除了電解質(zhì)、乳酸、pH和出汗率之外，還有以葡萄糖、尿素、尿酸、氨基酸等物質(zhì)為檢測目標(biāo)的可穿戴汗液傳感器，其中用于葡萄糖含量監(jiān)測的可穿戴汗液傳感器研究較多。王裕生（2019）以PET為基底，采用電化學(xué)分析法制備柔性葡萄糖傳感器分析機(jī)體葡萄糖含量變化。還有研究在織物上覆蓋溫敏型形狀記憶材料—聚氨酯，建造溫度響應(yīng)型織物流控器件，通過將其與紙基葡萄糖顯色傳感器整合，構(gòu)建出溫度響應(yīng)織物/紙基流控分析裝置，該傳感器可以實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境下人體汗液葡萄糖水平的分析，有望成為高溫環(huán)境中作業(yè)人群的監(jiān)測手段（何靜，2019）。

劉蓉（2018）以金納米管和碳納米管為柔性電極材料，結(jié)合分子印跡與酶傳感技術(shù)，成功研制出一種可以檢測人體汗液中尿素含量的高性能可穿戴電化學(xué)傳感器。周靚等（2020）構(gòu)建了以pH柔性膜電極和尿酸柔性膜電極為基礎(chǔ)的貼敷式柔性一體化電化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)可穿戴、在體、實(shí)時、無創(chuàng)測定汗液中尿酸濃度的檢測。還有研究將CO2激光雕刻技術(shù)應(yīng)用于可穿戴汗液傳感器的制作，用于汗液中低濃度的尿酸和酪氨酸，以及受試者的溫度和呼吸頻率指標(biāo)的監(jiān)測（Yang et al.，2020）。

4 小結(jié)與展望

汗液中包含著多種生物標(biāo)志物，對其精準(zhǔn)、實(shí)時、連續(xù)的檢測可幫助教練員和科研人員及時了解運(yùn)動員的機(jī)能狀態(tài)，輔助科學(xué)合理的安排訓(xùn)練，促進(jìn)運(yùn)動員的疲勞恢復(fù)和運(yùn)動水平的提高。傳統(tǒng)汗液檢測方法眾多，可針對待測物性質(zhì)有選擇性地使用，檢測結(jié)果較為精準(zhǔn)，但操作復(fù)雜、耗時較長、不能連續(xù)測量且難以實(shí)現(xiàn)在多種運(yùn)動環(huán)境下檢測的需要，無法及時提供指標(biāo)參考信息。柔性可穿戴性汗液傳感器的出現(xiàn)極大程度地解決了以上問題，但其發(fā)展還處于初級階段，仍有諸多不足需要解決。

1）汗液檢測結(jié)果的意義是基于生物標(biāo)志物的水平反映機(jī)體的生理機(jī)能狀態(tài)，但汗液中某些物質(zhì)與健康之間的關(guān)系尚未明確，有待進(jìn)一步確定；

2）目前可穿戴汗液傳感器的檢測指標(biāo)較為單一，如何集成多指標(biāo)檢測有待進(jìn)一步發(fā)展；

3）酶對各種刺激、環(huán)境因素較為敏感，而現(xiàn)有的可穿戴汗液傳感器大多為酶基傳感器，因此非酶基汗液傳感器的發(fā)展是技術(shù)難點(diǎn)；

4）汗液成分因人而異，也因機(jī)能狀況而定，如何有針對性地分析汗液檢測結(jié)果，得出個性化指導(dǎo)方案，也是其應(yīng)用的一大現(xiàn)實(shí)問題；

5）柔性穿戴汗液傳感器的整合性、舒適性、重復(fù)使用性、穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)保密性等問題需要不斷提高重視程度。

總之，可穿戴汗液傳感器因其實(shí)時、連續(xù)性檢測等優(yōu)勢，可與傳統(tǒng)檢測方法共同促進(jìn)汗液檢測的發(fā)展，在競技體育和群眾體育中有極強(qiáng)的應(yīng)用前景和價值。