特斯拉阀微流控汗液贴片集成智能手表：光学连续监测葡萄糖、氧饱和度与心率的创新可穿戴系统

本文报道了一种集成特斯拉阀微流控汗液贴片的智能手表系统，通过光学水凝胶传感器实现葡萄糖（CGM）、血氧（SpO2）和心率的无创连续监测。该技术利用单向微通道设计解决汗液采样难题，结合葡萄糖氧化酶（GOx）-过氧化氢酶（CAT）级联反应与氧敏感染料，为糖尿病管理提供了高相关性（0.01-0.1 mM检测范围）的可穿戴解决方案。

　　

Highlight

材料与化学品

乙二醇、四乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA）、光引发剂Irgacure 2959等化学试剂购自Sigma-Aldrich。氧敏感染料与酶制剂（如葡萄糖氧化酶GOx和过氧化氢酶CAT）构成光学水凝胶传感器的核心组件，通过EDC/NHS交联实现生物分子固定化。

微流控特斯拉阀汗液贴片设计与制备

基于特斯拉阀原理设计的微通道系统（图2a）采用光刻-软光刻工艺制备，聚乙二醇（PEG）修饰的PDMS材料赋予贴片生物相容性。该结构通过被动流体控制实现汗液单向传输，有效避免逆流污染，其环形微腔室设计确保水凝胶传感器与汗液持续接触。

结论

本研究成功开发了集成特斯拉阀微流控的智能手表平台，其自驱动汗液传输系统与光学传感水凝胶的协同作用，实现了葡萄糖、血氧和心率的多参数实时监测。临床测试验证了汗液葡萄糖（0.01-0.1 mM）与血糖水平的显著相关性，为个性化糖尿病管理提供了突破性工具。