导读：

近日，浙江理工大学理学院刘爱萍教授团队开发了一种新型微流控汗液监测贴片，该贴片通过集成多层结构和创新的阀门设计，实现了对人体汗液中葡萄糖水平的长期、连续监测，为非侵入性血糖检测提供了一种有效工具。相关研究以“Long-Term Detection of Glycemic Glucose/Hypoglycemia by Microfluidic Sweat Monitoring Patch”为题目发表于期刊《Biosensors》。

本文要点：

1、本研究设计了一种微流控汗液监测贴片，用于长期收集人体汗液并检测其中葡萄糖含量的波动。该贴片由封装层、传感层、微流道层、粘合层等六层组成。

2、微流道层设有五个采集池、四个蛇形通道以及三维气阀和二维分流阀，可实现对汗液的分时采集和检测。

3、通过对PDMS材料进行不同时间的等离子体亲水处理，优化了微通道的亲水性，提高了汗液的流动效率。

4、嵌入式显色盘可检测两个相邻时间点的汗液葡萄糖浓度，并比较人体信息以判断葡萄糖的增减。

5、该贴片具有良好的柔韧性，能很好地贴合人体皮肤，加之PDMS的优异透光性，有效减少了比色分析过程中可能出现的测量误差，进一步提升了检测准确性。

6、该创新设计为通过汗液分析实现非侵入式、长期监测健康指标开辟了新的途径。

全文总结/概括：

微流控汗液监测贴片如何实现对汗液中葡萄糖水平的长期监测？

1、多层结构设计：该贴片采用六层结构设计，包括封装层、感测层、微流道层、粘合层I、白色背衬和粘合层II，每层具备不同功能，协同工作以实现汗液收集和葡萄糖含量的测定。

2、创新阀门系统：贴片内置有三维气阀和二维分流阀，三维气阀具有较高的爆破压力，作为空气释放机制，帮助平衡贴片内外的气压差；二维分流阀具有较低的爆破压力，用于控制汗液流向。

3、优化使用周期：通过优化设计，增加了单个贴片的使用时间，从而延长了对汗液中葡萄糖水平的监测周期。

4、显色圆盘检测：嵌入的显色圆盘能在两个相邻时间间隔内检测汗液葡萄糖值，通过颜色变化反映葡萄糖浓度，实现长期监测。

设计的微流控汗液监测贴片在实际应用中相比传统血糖监测方法有哪些优势？

1、非侵入性：汗液监测贴片通过分析汗液中的葡萄糖水平，避免了传统血糖监测方法中需要针刺采血的侵入性操作。

2、长期监测：该贴片可长时间连续监测，有助于深入了解血糖水平变化趋势，而传统方法通常只能提供单次测量结果。

3、减少痛苦和风险：由于无需针刺，减少了患者的痛苦和感染风险，提高了监测的安全性和患者接受度。

4、实时反馈：微流控系统可实时反馈检测结果，有助于及时调整治疗方案，而传统血糖监测可能存在时间延迟。

5、便携性：这款汗液监测贴片设计轻巧，易于佩戴，用户在进行血糖水平监测时可以自由活动，提高了监测的便利性和实用性。

图1.（a）微流控汗液葡萄糖监测贴片的整体构造。（b）微流控汗液监测贴片的制备流程图。

图2.（a）三维气阀和二维分流阀的结构示意图。（b）二级阀设置为二维分流阀时的液体流动状态。（c）二级阀设置为三维气阀时的液体流动状态。

图3.（a）疏水和亲水通道中液体前端表面的形状。（b）不同亲水处理持续时间下PDMS的水接触角。（c）不同亲水时间（5分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、7小时、8小时、10小时和24小时）下PDMS的水接触角。

图4.直通式等离子体亲水处理19秒、21秒、23秒时汗液收集速度的比较。

图5.（a）蛇形通道结构示意图。（b）蛇形通道与直通通道的流速对比图。（c）随着志愿者摆臂的移动，微流控贴片相对于重力的角度变化光学示意图，以及水平和垂直放置时，直通通道和蛇形通道的收集时间长度。

图6.（a）覆盖上封装层后未发生显色反应的显色盘的RGB值。（b）覆盖上封装层后发生显色反应的显色盘的RGB值。（c-f）不同光源照射色环时的RGB值：（c）2.5W白光；（d）5W白光；（e）3W黄光。（f）将不同浓度葡萄糖溶液在不同光照（1号：2.5W白光；2号：5W白光；3号：3W黄光）下的∆R值拟合到比色盘上，得到标准参考曲线。

图7.（a）体外模拟注射泵注入红色染料的流动路径和收集时间。（b）贴在志愿者手臂上的微流控汗液葡萄糖监测贴片的光学视图。（c）显色盘显示佩戴微流控汗液葡萄糖监测贴片的志愿者的汗液葡萄糖检测结果。（d）汗液葡萄糖动态监测结果。

原文链接：https://doi.org/10.3390/bios14060294