《Analytica Chimica Acta》：A fabric-based smart sensing system with sweat collection and ion monitoring capabilities for multi-site sweat analysis
编辑推荐：
•开发了一种基于织物的智能传感系统，集成了汗液收集和离子监测功能。•该智能服装可实现人体5个部位的汗液多参数监测。•通过喷涂方法制备的织物表现出优异的防水性能。•润湿性图案化织物可实现高效的汗液收集。•柔性、透气的织物基离子传感器可紧密贴合皮肤。引言作为富含电解质和代谢产物的
- •
开发了一种基于织物的智能传感系统，集成了汗液收集和离子监测功能。
- •
该智能服装可实现人体5个部位的汗液多参数监测。
- •
通过喷涂方法制备的织物表现出优异的防水性能。
- •
润湿性图案化织物可实现高效的汗液收集。
- •
柔性、透气的织物基离子传感器可紧密贴合皮肤。
引言
作为富含电解质和代谢产物的体液，汗液因其非侵入性和持续可及性，在运动表现评估、脱水预警和个性化医学等领域受到了广泛关注[1], [2]。其中，Na+、K+和pH是反映人体水盐代谢平衡和肌肉疲劳的关键指标[3], [4]。Na+是主要的细胞外阳离子，在维持渗透压平衡和神经肌肉兴奋性方面发挥着重要作用[5]。实时监测汗液中Na+浓度可精确评估个体的脱水程度和电解质流失速率，为个性化、科学的补水提供依据[6], [7]。此外，在临床医学中，汗液中Na+和Cl-浓度异常升高被认为是诊断囊性纤维化的"金标准"[8], [9]。K+参与维持静息膜电位、传导神经冲动和促进肌肉收缩[10]。研究表明，汗液中K+浓度的变化与肌肉疲劳有关。因此，汗液K+作为评估肌肉疲劳程度和预防运动损伤的关键动态生物标志物[11]。汗液pH是反映身体代谢状态和表皮微环境健康的关键参数。动态监测汗液pH变化可提供关于运动过程中乳酸积累和无氧代谢的间接信息，是评估运动强度的有效方法[5]。此外，测量汗液pH可用于校准其他pH敏感离子传感器，确保多参数检测系统的整体准确性[12]。
近年来，随着柔性电子技术的快速发展，汗液生物标志物的实时监测取得了显著进展[13], [14], [15]。然而，高效的汗液收集仍是可穿戴汗液监测的主要挑战。研究人员开发了用于汗液收集和分析物检测的微流控贴片[16], [17]。然而，微流控设备通常依赖昂贵且复杂的制造技术。此外，聚合物薄膜基底（如PDMS、PI和PET）虽然机械柔性好、可贴合人体，但通常透气性有限[18], [19]。长时间接触皮肤不仅会引起闷热不适感，还可能引发皮肤炎症和过敏反应。此外，这些材料极易导致局部汗液滞留，从而降低汗液检测的准确性[14]。研究已开始将织物纳入可穿戴传感领域[20], [21], [22]。织物固有的多孔纤维网络提供了优异的透气性和透湿性，维持皮肤的热湿平衡，满足长期舒适穿着的要求[23]。此外，其极低的弯曲刚度使其能够贴合身体复杂的动态运动，并便于与服装集成[24]。
大多数现有的汗液传感系统仍局限于单点测量（如前臂或额头）[3], [25]。汗腺在人体各部位的分布具有高度异质性，不同身体区域的汗液分泌速率、离子重吸收能力和微环境存在显著差异[26]。因此，依赖单个固定部位的生化数据往往无法准确全面地反映复杂体力活动期间的身体代谢状态和体液流失情况[27]。在此，我们开发了一种用于多部位汗液分析的织物基智能传感系统。该系统包括图案化织物汗液收集贴片、织物基离子传感器阵列和用于无线传输的柔性电路板。该系统与服装良好集成，可实现运动过程中不同身体部位汗液成分的实时监测。
章节摘要
材料
超疏水剂购自东莞中科凌创科技有限公司；可拉伸TPU粘合剂、可拉伸导电银浆、Ag/AgCl浆料和导电碳浆购自深圳宜来科技有限公司；氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）、氯化钙（CaCl2）、氯化镁（MgCl2）、盐酸（HCl）、氯化铵（NH4Cl）、甲醇、磷酸氢二钠（Na2HPO4）和柠檬酸购自
结果与讨论
采用喷涂策略制备了润湿性图案化织物汗液收集贴片（图1(a)）。出汗时，该贴片从皮肤表面捕获汗液，并通过楔形亲水图案将其输送至中央Janus区域。随后，Janus织物的非对称润湿性使汗液单向渗透进入电极传感层。位于此处的丝网印刷电极阵列发生电化学反应
结论
在本工作中，我们开发了一种织物基离子传感平台，集成了润湿性图案化汗液收集和电化学检测功能，通过智能服装实现多部位汗液分析（表S2）。喷涂制备的超疏水织物表现出优异的抗紫外线照射、耐洗涤、耐机械磨损和长期储存性能，同时保持了良好的透气性。通过喷涂，在…上构建了Janus非对称润湿性结构
CRediT作者贡献声明
Zhenting Wu：撰写初稿、形式化分析、概念构思。Ruifang Liu：验证、数据整理。Shaohua Xing：软件、方法论。Long Ba：监督、项目管理、资金获取
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本工作得到中国国家自然科学基金（项目编号31872901）和中国国家重点基础研究发展计划（项目编号 2016YFA0501602）的资助。
Zhenting Wu|Ruifang Liu|Shaohua Xing|Long Ba
