综述：用于多重体液监测的可穿戴微流控设备

本综述系统评述可穿戴微流控设备在汗液、组织间液、泪液和唾液等多重体液监测中的创新突破，重点分析其微流控平台、传感单元与微电子系统的协同设计，展望其在人工智能（AI）集成、无电池操作与商业化转化方面的前沿趋势。

　　

微流控技术的医疗革命

可穿戴微流控设备正通过高效收集、传输和检测体液（如汗液、组织间液、泪液和唾液），推动个性化健康管理与疾病诊断的范式变革。这些设备整合微流控平台、传感单元与微电子系统，实现对多种分析物（analytes）的连续监测，为动态生理评估提供全面数据支撑。

核心设计与技术突破

微流控平台创新：近期研究聚焦于仿生结构与毛细力驱动设计，实现低功耗、自驱动的体液采集与传输。例如，多层级微通道网络可同步处理汗液的pH、电解质和代谢物（如葡萄糖和乳酸）检测，避免样本污染并提升回收率。

传感单元集成：电化学与光学传感模块（如阻抗谱与比色传感）被嵌入柔性基底，支持对多重标志物的高灵敏度检测。纳米材料（如石墨烯和金属纳米粒子）增强信号稳定性，而杂交多模态传感（hybrid multimodal sensing）技术兼容离子、分子与蛋白的并行分析。

智能系统协同：微电子单元实现数据实时处理与无线传输，结合人工智能（AI）算法进行模式识别与异常预警。无电池操作（battery-free operation）通过能量采集（如生物燃料电池或近场通信供电）突破续航瓶颈，提升穿戴舒适性。

多体液应用的案例进展

• •
  汗液监测：设备集成汗腺仿生微针，实现钠离子（Na⁺）、钾离子（K⁺）和皮质醇的连续追踪，用于应激反应与电解质失衡评估。
• •
  组织间液（ISF）提取：经皮微针阵列耦合微泵系统，无痛采集ISF并检测血糖与抗生素浓度，为糖尿病管理与治疗监测提供方案。
• •
  泪液与唾液分析：柔性接触镜式传感器监测泪液葡萄糖，而口腔贴片同步筛查唾液病原体DNA与炎症因子（如IL-6），拓展至眼科与感染疾病领域。

商业化挑战与未来方向

尽管高可靠性设计与AI集成加速实验室原型开发，但转化仍面临挑战：长期稳定性受生物污垢（biofouling）与机械疲劳制约；多体液互校准标准缺失；大规模制造需平衡成本与性能。未来需聚焦材料兼容性、用户友好交互及监管合规性，以推动多功能系统迈向市场。