出汗量监测对于了解人体的体温调节和水合状态以及进行全面的汗液分析至关重要。尽管近期取得了一些进展，但开发一种低成本、可扩展且通用的方法来制造用于出汗量监测的比色微流控芯片仍然具有挑战性。

近日，中国科学院半导体研究所王丽丽研究员团队提出了一种适用于各种柔性基底的新型激光雕刻表面粗糙化策略。该工艺构建的微通道在汗液填充前后显示出明显的结构反射率变化。利用这些独特的光学特性，该研究团队开发出了一种全激光雕刻的微流控装置，能够量化并直观监测汗液流失。相关研究以“A crosstalk-free dual-mode sweat sensing system for naked-eye sweat loss quantification via changes in structural reflectance”为题目发表于期刊《Bio-Design and Manufacturing》。

本文要点：

1、本研究提出了一种适用于各种柔性基材的新型激光雕刻表面粗糙化策略，该策略构建的微通道在汗液填充前后显示出明显的结构反射率变化。

2、利用这些独特的光学特性，开发了一种全激光雕刻的微流控装置，能够通过肉眼观察来量化汗液流失。

3、这种汗液流失传感器的体积分辨率为0.5μL，总容量为11μL，可根据不同的性能要求进行定制。

4、还开发了一种集成了Ag/AgCl氯化物传感器和相应无线测量柔性印刷电路板（FPCB）的汗液微流控系统，该系统能够实现对汗液流失和离子浓度信号的实时监测，且两种监测模式之间不存在信号串扰。

5、最后，通过人体实验展示了这种微流控汗液流失传感器及其集成系统在运动医学中的实际应用潜力。

全文总结/概括：

该研究提出的激光雕刻表面粗糙化策略在微流控设计中的主要优势是什么？

1、成本效益：激光雕刻技术提供了一种成本低廉的方法来制造具有所需表面特性的微流控通道，相较于传统的软光刻技术，大幅降低了制造成本。

2、适用性广泛：该策略适用于多种常见的微流控基底材料，如PET、PI、PEN，甚至PDMS，增加了设计的灵活性。

3、高分辨率监测：激光雕刻能够精确控制微坑阵列的尺寸和深度，从而实现对汗液微小变化的高分辨率监测。

4、可重复使用性：与一次性使用的染料法不同，基于结构色效应的传感器可以重复使用，增强了传感器的实用性和经济性。

5、易于集成：激光雕刻的微流控通道可以方便地与其他传感器模块集成，形成多功能的汗液监测系统。

该汗液传感系统在实际应用中如何提高个性化健康监护的效率？

1、实时监测能力：该系统能够实时监测汗液流失和离子浓度，为个体提供即时的生理状态反馈。

2、高分辨率和灵敏度：0.5微升的体积分辨率使得系统能够检测非常微小的汗液变化，有助于更精细地调整水分和电解质补充计划。

3、用户友好的可视化输出：通过结构反射率的变化产生直观的颜色变化，用户可以很容易地通过肉眼观察到汗液流失情况，无需复杂解读。

4、定制化和可扩展性：微流控装置的设计可以根据不同的性能需求进行调整，以适应不同用户的具体健康监测目标。

5、便携性和无线传输：集成的无线测量柔性印刷电路板使得系统更加便携，用户可以在运动或日常活动中方便地使用，实时接收监测数据。

图1.用于双模汗液监测的微流控系统示意图。

图2.用于监测汗液流失的微流控模块的示意图和特征。

图3.电位氯化物传感器的特性和集成系统的无串扰双模测量。

图4.运动时的体表汗液分析。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s42242-024-00294-2