可穿戴電子皮膚貼：檢測血液酒精含量

編譯┃李忠東

可穿戴電子皮膚貼：檢測血液酒精含量

編譯┃李忠東

監(jiān)控酒精消耗

最近，美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員開發(fā)的一種傳感器引人注目，它設(shè)計靈活，可以貼在皮膚上。這種電子皮膚貼能夠通過汗液對一個人血液中的酒精含量進行精確的測量，同時將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)焦P記本電腦、智能手機或其他移動設(shè)備上。測試人員能夠利用該設(shè)備，對被測試對象的血液酒精含量進行連續(xù)的、非損傷的和實時監(jiān)測。在參加聚會或是泡酒吧時，它可以發(fā)送警報到本人的手機，讓自己知道已經(jīng)喝了多少酒。

領(lǐng)導(dǎo)這項研制工作的納米工程教授約瑟夫·王和電氣工程教授特里克·默西爾分別是圣地亞哥分?？纱┐鱾鞲衅髦行牡闹魅魏透敝魅危麄兟?lián)手開發(fā)了可穿戴便攜式酒精傳感器。約瑟夫·王的團隊開發(fā)皮膚貼，皮膚貼上面配有絲網(wǎng)印刷電極和含匹羅卡品的水凝膠貼劑，匹羅卡品是一種通過皮膚引起出汗的藥物。默西爾的團隊負責(zé)研制向皮膚貼供電的柔性電子線路板，使它能夠與移動設(shè)備進行無線通信。他們還開發(fā)了一種磁連接器，能夠?qū)㈦娮与娐钒搴推つw貼以及智能手機應(yīng)用程序連接在一起。

可穿戴便攜式酒精傳感器實際上是一個能夠貼在皮膚上的臨時紋身，通過汗液的感應(yīng)用電化學(xué)的方法檢測酒精含量。在磁鐵的作用下，與皮膚貼連接的便攜式柔性電子電路板通過藍牙系統(tǒng)向移動設(shè)備傳輸信息。該項研究的成果發(fā)表在近期出版的期刊《ACS傳感器》上，引起廣泛的關(guān)注。

▲ 交警對涉嫌酒駕的司機進行酒精濃度測試

皮膚貼的工作過程如下：首先通過釋放匹羅卡品，誘導(dǎo)排汗；接著汗水與具有醇氧化酶涂層的電極接觸，醇氧化酶有選擇性地與酒精反應(yīng)生成過氧化氫，這是電化學(xué)檢測方法；然后該信息作為電信號被發(fā)送到電子電路板，數(shù)據(jù)以無線方式傳送到移動設(shè)備。“這個設(shè)備可以使用藍牙連接，這是呼吸分析儀無法實現(xiàn)的?！蹦鳡栔赋?，“我們已經(jīng)找到一種使電子設(shè)備便攜和無線的方法，這對于實際應(yīng)用非常重要?！?/p>

在馬路上發(fā)生的交通事故中，很多都是因酒后駕車釀成的。可穿戴電子皮膚貼這項技術(shù)能以準(zhǔn)確、方便和快捷的方式來監(jiān)控酒精消耗，可以有效地防止人們醉酒駕車。在使用時，該裝置還能與車內(nèi)的“酒精鎖”（正式名稱是“酒精氣敏點火自鎖裝置”）協(xié)同作用。“酒精鎖”是安裝在汽車的點火裝置內(nèi)以阻止駕車人在酒精濃度超過安全標(biāo)準(zhǔn)時啟動汽車的裝置，可以用來防止有酒后駕車紀(jì)錄的人再次犯錯。它需要駕車者在汽車點火前先進行吹氣測試，如果測試結(jié)果超過安全水平，才會被激活。另外，朋友們在啟動汽車之前可以利用這種傳感器互相檢查。

15 分鐘出結(jié)果

研究人員發(fā)現(xiàn)，血液中的酒精濃度是一個人體內(nèi)酒精水平的最準(zhǔn)確的測量值，但測量時需要刺破手指，很不方便。醉酒呼吸分析儀是最常用的非損傷性的儀器，可以用于測試血液中所含有酒精濃度，判斷懷疑醉酒者的血液酒精濃度，是否在法律意義上醉酒。然而醉酒呼吸分析儀準(zhǔn)確性不夠，有時候給出的讀數(shù)是錯誤的。如果剛喝完酒就進行檢測，那么呼吸分析儀檢測到的酒精水平會比實際血液酒精濃度更高。在用水漱口之后檢測，呼吸分析儀同樣會認為喝了酒。

一個人喝下去的酒精之所以能在呼吸中檢測出來，在于酒精經(jīng)過口腔、咽喉、胃和腸道后會被血流吸收。酒精被吸收后不會被消化掉，也不會在血流中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。隨著血液流經(jīng)肺臟，部分酒精會穿過肺部氣囊（肺泡）的薄膜排到空氣中，這是因為酒精會從溶液中揮發(fā)，即具有揮發(fā)性。肺泡空氣中的酒精濃度與血液中的酒精濃度相關(guān)。當(dāng)肺泡空氣中的酒精被呼出時，即可被呼吸酒精測試設(shè)備檢測到。呼吸酒精與血液酒精的比例2100：1。也就是說，2100毫升的肺泡空氣內(nèi)含的酒精的量與1毫升的血液相當(dāng)。這樣不需要抽取血液來測試酒精含量，而只要當(dāng)場的呼吸，就可以立即知道。

研究表明，血液中的酒精濃度也可以通過無顯汗的方式測量，這時候皮膚上沒有明顯的汗液。可是耗費的時間長，要兩個小時后才能出結(jié)果，給出實際血液中的酒精含量讀數(shù)。另一種方法是測量在皮膚上看到明顯的汗液情況下的酒精水平，盡管測量出的血液酒精濃度的實時指標(biāo)更好，然而迄今為止這個測量系統(tǒng)不便于攜帶，也不適合穿在身上。

“我們開發(fā)的可穿戴便攜式的酒精傳感器最具創(chuàng)新性，在15分鐘內(nèi)就可以根據(jù)汗液準(zhǔn)確地監(jiān)測出酒精水平?！奔s瑟夫·王教授表示，“這項技術(shù)的最大亮點在于，用戶不必進行鍛煉或出汗，可以將其貼在皮膚上，很快就會知道自己血液中酒精濃度的結(jié)果?！?/p>

① 可穿戴便攜式酒精傳感器

② 貼在皮膚上的臨時紋身

③ 15分鐘內(nèi)測出結(jié)果

④ 可將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)诫娔X或手機上

在進行的一次酒精傳感器測試中9名健康志愿者在飲用一瓶啤酒或一杯紅酒酒精飲料前后，都將皮膚貼戴在他們的胳膊上。即使反復(fù)彎曲和振動，該裝置也能提供準(zhǔn)確讀數(shù)，反映出佩戴者的血液酒精濃度，表明傳感器不會受到佩戴者是否運動的影響。約瑟夫·王和特里克·默西爾領(lǐng)到的研究團隊下一步計劃開發(fā)一種新設(shè)備，能夠連續(xù)24小時監(jiān)測酒精濃度。

（編譯自www.sciencedaily.com ，August 2, 2016）

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