可穿戴设备重做一遍，先从测汗液开始

本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：普拉斯G，编辑：黎小球，题图来自：视觉中国

这几年智能可穿戴设备在健康赛道上疯狂内卷，厂商恨不得把智能手表、手环啥的都“焊”在你的身上。从心率监测到心电图（ECG）测量，从运动记录到睡眠追踪，这些智能设备简直成了一个随身体征数据监测站。

人们还寄希望于这些可穿戴设备可以做更多的“化验”。比如说苹果公司从2010年开始就一直在寻找无创测血糖的方法，虽然至今相关功能仍未问世，但大伙儿依旧充满期待。

不过，除了血糖监测之外，苹果偷偷在另一条赛道上取得了一些成果：汗液监测。

苹果：汗流浃背了吧？

今年2月，美国专利商标局公布了一项来自苹果公司的专利申请：具有汗液测量功能的可穿戴设备（US20240050013）。

在专利文件中，苹果设计了一种汗液传感器，这种传感器由多个电极和计算出汗指标的处理器组成。整个系统可以计算出用户的估计出汗率，并向用户呈现出液体流失率（以液体盎司/小时等表示）或特定时间段内的液体流失量。

苹果专利图片，内部包含了一个汗液传感器｜WIPO

结合运动的相关功能，传感器还可以提供较短时间间隔内测量的“瞬时”出汗率。原有的运动功能还可以利用相关的出汗数据，进一步估计锻炼强度和卡路里的消耗情况。

穿戴设备测的只是皮肤上一小块的出汗情况，为了据此推算全身的出汗总量，专利里还提到了通过整合环境温湿度和用户体温信息来进一步计算全局估计出汗率。

在运动监测方面，苹果已经使用了不少传感器和算法来更全面地帮助人们了解自身的运动情况，未来如果能将汗液监测也加入到智能手表中来，可以进一步丰富监测维度，增加运动监测的准确性。

不过，出汗量监测还只是一个开始。汗液本身就是一座隐藏着身体状况的“宝库”，在更为细分的领域里，研究者们早就关注到了它。

汗：不止是水

汗液，是人体通过分布全身的大小汗腺所分泌的液体，在体温调节、物质代谢、保护皮肤屏障等方面发挥着重要的生理作用。

汗液本身大部分都是水，除此之外还含有电解质、微量矿物质、乳酸盐和尿素等，而这些物质含量的变化对应着一些身体状况的改变。比如研究人员发现患有囊性纤维化（一种会导致腺体分泌异常的遗传性疾病）的患者，其汗液中的盐浓度就高于正常水平，可以通过汗液监测来辅助相关疾病的诊断。

有这样的先例在前，人们对汗液中其他成分所能指示的身体情况也产生了兴趣。虽然目前通过监测汗液直接得到某种身体状况的准确信息还比较难，但作为一种辅助的判断方法，汗液监测已经用在了不少地方。

不少研究都指出汗液电解质浓度可用作人们补充电解质液体的参考指标。今年，美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员与数字健康公司Epicore Biosystems合作验证了一款新型智能穿戴设备Connected Hydration，其最主要的功能就是对佩戴者进行汗液监测。

这款设备主要是为了高强度体力工作的人们而设计。随着世界各地极端高温不断涌现，户外工作者面临着越来越严峻的工作环境。而及时补水这么简单的事情，对很多户外工作者而言也可能存在阻碍。再加上口渴本身就是一种非常主观的感觉，对一些人来说，产生口渴的感觉时人体可能已经处于脱水状态了。如果这时补充的水量不够，也许会让人缓解了口渴的感觉，但并没有完全补足缺失的水分。

Connected Hydration通过监测汗液流失、电解质流失、皮肤温度和运动状态，可以及时提醒佩戴者补充水分。这样可以很好避免户外工作者因缺水而造成的身体伤害。

除了对电解质含量进行测量，汗液中的乳酸盐含量也是研究者们关注的重要指标之一。多年来，研究人员发现汗液中的乳酸盐浓度非常接近血液中的乳酸盐浓度，可以用作对应组织活力程度的敏感标记物。

2013年，首个用于实时监测人体汗液中乳酸盐含量的可穿戴电化学汗液传感器问世，经过了十多年的发展，基于乳酸盐监测的汗液传感器也正在被推向市场。PointFit公司开发了一套预测肌肉疲劳（PMF）的算法，通过将传感器贴片贴在不同的位置测量相关位置汗液中的乳酸盐含量，计算得出不同部位的肌肉疲劳情况，从而让运动员可以更好地调整训练强度。

我国著名短跑运动员苏炳添也曾在论文综述《科学训练辅助：柔性可穿戴传感器运动监测应用》中，提到了多种汗液监测技术的发展。其中，对汗液乳酸盐和葡萄糖等成分的监测与运动员的运动状态息息相关，现有的实验室技术已经可以实现运动员生理指标的定量分析。毕竟体育从来都不是蛮力的较量，而是在技术加持下的科学训练方法的比拼，身体数据监测手段伴随着运动的发展，正在成为训练过程中不可缺少的科技实力之一。

图中的efg均为可穿戴汗液监测设备丨《科学训练辅助:柔性可穿戴传感器运动监测应用》

汗液还有哪些可能？

虽然取得了一些成果，可穿戴汗液监测依然面临不少挑战。一是穿戴式设备本身监测精度有限，容易受到外界环境的影响。另外，汗液中部分分析物的分泌机制尚未得到充分的探究。

但即使如此，汗液监测非侵入式、可连续监测等优点，正在推动可穿戴式设备的发展与对汗液生理机制的深层次研究。血液测试是医疗分析中的“金标准”之一，但抽血毕竟属于有创操作，可能引起疼痛、感染，日常状况下也难以持续采样、实时动态监测，而汗液监测能在一定程度上弥补这些缺点，两者结合或许能让人们更好地了解自身健康状况。

除了上述提到研究相对成熟的成分，汗液本身还有不少待被发现的潜能。

比如一些初步的研究发现，汗液中微量矿物质的显著变化与膳食摄入有关。这一关联性使通过汗液判断饮食健康成为了可能。不过这些研究大多基于本身缺乏矿物质的患者或刻意消耗矿物质随后进行补充的健康受试者，在运用于大众用户的营养监测上还需要进一步研究。

汗液中的皮质醇含量还被用来研究人们承受压力的程度。血清皮质醇被称为“压力荷尔蒙”，在应付压力中会有明显的调节身体其他指标的作用。2020年的一项研究表明了血清皮质醇和汗液皮质醇之间存在相关性，并从人体汗液构建了动态压力反应曲线。因此通过测量汗液皮质醇浓度来表明人体的压力状况也成为了可能。

关于离子等其他汗液成分监测的设备也层出不穷，甚至有不少已经推向市场。根据全球市场研究公司Brainy Insights的报告，可穿戴汗液传感器市场规模将从2023年的39亿美元增长至10年后的118亿美元。

可穿戴汗液监测设备有着巨大的潜力和应用前景，随着科技的不断进步和对健康监测需求的日益增长，希望有一天汗液监测技术不仅服务于工人、专业运动员等特殊人群，还能逐渐走出实验室，融入更多人的日常生活。

参考文献

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

2.https://www.nature.com/articles/s41378-022-00443-6

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

本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：普拉斯G，编辑：黎小球