從植物蒸散作用找到靈感 荷蘭開發(fā)穿戴式汗水傳感器
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人體排出的汗水可用于判斷人的健康情況,因此醫(yī)療健身領(lǐng)域研究人員一直設(shè)法找出更有效監(jiān)測汗水的方法。荷蘭Eindhoven科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)已從植物蒸散作用找到靈感,開發(fā)出極省電的穿戴式汗水傳感器,可持續(xù)收集汗水以研判佩戴者的健康情況。
據(jù)ENGINEERING.com報導(dǎo),汗水中的乳酸可用于判斷人在運(yùn)動時肌肉的緊張程度,汗水酸度可判斷是否感染皮膚病,汗水鹽度則能用來診斷囊腫纖化癥(cystic fibrosis)。但若想持續(xù)監(jiān)測汗水,就需要身體不斷排汗。
理想情況下,汗水傳感器最好沒有活動零件或電力來源,以免在監(jiān)控過程中破損而對佩戴者造成傷害。Eindhoven科技大學(xué)Jaap den Toonder教授和博士生Chuan Nie已利用植物蒸散作用原理,開發(fā)出可行的解決方案。
植物中的木質(zhì)部(Xylem)能透過蒸散拉力(transpirational pull)將水從根部輸送到樹芽和葉子,在為植物補(bǔ)充水份同時還能輸送水溶性營養(yǎng)素。蒸散作用會產(chǎn)生必要的壓力差,將水份透過毛細(xì)作用(capillary action)從木質(zhì)部輸送到植物上部。
Eindhoven研究團(tuán)隊(duì)的設(shè)計采用類似的微通道,借毛細(xì)作用引導(dǎo)汗水通過傳感器。傳感器會用吸收紙收集皮膚上的汗水,檢測完后再從類似植物葉子表皮氣孔的多孔結(jié)構(gòu)將汗水蒸發(fā)掉。
該團(tuán)隊(duì)是利用雷射微加工技術(shù)在3層PET上建立上述結(jié)構(gòu)。原型裝置中的嵌入式傳感器會透過電化學(xué)方式監(jiān)測pH值,將來也能針對不同用途改用各種傳感器以測量汗水中的其他成分。
雖然原型汗水傳感器仍須使用電力,但拜模仿植物蒸散作用的液體流動機(jī)制之賜,比之前的穿戴式汗水傳感器更加省電。而這種設(shè)計不過是眾多受自然界啟發(fā)的科技之一,也再度證明工程創(chuàng)新往往可從大自然中取經(jīng)。

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