直接以非侵入性方式测量人皮肤上的化学物质

Amay Bandodkar，部门的博士候选人纳米工程在加利福尼亚大学圣地亚哥分校，他与Azom谈论了他对可穿戴设备的研究，这些设备以非侵入性的方式直接测量人类皮肤上的化学物质。

您能为我们的读者提供有关研究的概述吗？

我的研究专注于可穿戴设备，这些设备以非侵入性方式直接测量化学物质。大多数解决方法可穿戴传感器都集中在测量身体参数（例如心率，温度，身体运动等）等物理参数上。但是，如果您想对一个人的幸福感进行完整的概述，不仅要衡量一个非常重要的物理参数，例如温度或ECG，但也测量化学物质。只有通过这种方法，人们才能对人的福祉产生整体的看法。

您最近获得了美国Metrohm USA的年轻化学家奖，以研究可穿戴传感器。为什么您正在开发的可穿戴传感器与当前可用的解决方案不同？

当人们问我时“可穿戴传感器的当前状态是什么？”我用两个单词 - 约翰尼·布拉沃（Johnny Bravo）。具有令人印象深刻的上半身和弱下半身的家伙。化学传感器本质上是约翰尼·布拉沃（Johnny Bravo）的下半身。市场并不关注真正重要的东西，可以同时进行化学和物理感测的传感器。我的研究重点是开发可穿戴的传感器，以补充物理传感器，并提供更全面的视野。

您要寻找任何特定的化学物质吗？

这取决于应用程序；例如，血糖是监测糖尿病的最关键化学物质之一。大约有4亿人受糖尿病的影响，这一数字只有预计会增长。糖尿病是一个大问题，目前，测量血糖水平的最常见方法是刺痛手指，接受血液样本，然后进行测试，这不是很友好。

我们正在开发可穿戴的葡萄糖传感器，该传感器可以测试葡萄糖水平，而无需手指刺。我们还在研究法医应用程序。我们可穿戴的法医传感器可以检测枪伤残留，炸药，可卡因或药物等。目前，进行此类测试的唯一方法是物理收集样品并将其发送到集中式设施进行分析。我们的可穿戴传感器允许用户在同一位置检测样品。

我们还在研究检测有毒气体和其他污染物的环境应用。我们正在研究广泛的应用程序。

是否可以通过其他方法监测人体中与生理相关的化学物质，以及您开发的可穿戴传感器比较提供了什么好处？

最好的例子是血糖计，这是一种手持式装置，您必须在其中刺手指，取血样品并进行检测。它涉及手指刺，这不是很舒服。

我们可穿戴的非侵入性传感器可以做到这一点，但无需抽血。我们还将传感器与已经在市场上的血糖计相关联。我们已经看到血糖仪与非侵入性血糖仪之间的相关性非常好。

另一个例子是监测血液中的其他生化物。测量这些生物化学物质需要大型机器才能进行测试。

将其与一个小的可穿戴贴片进行比较，您可以轻松地将其放在皮肤上。用户可以进行体育锻炼以及他们想要的任何其他事情，传感器可以连续测量信息，并将其从传感器发送到手机或笔记本电脑。从那里可以轻松地在世界范围内分发，因此更像是物联网设备。将几个传感器连接在一起，并获取有关该人的更多信息，而不仅仅是一个点数据。

开发过程的下一步是什么？

我们正在研究对我们的技术商业化感兴趣的商业合作伙伴，但是从研发的角度来看，我们当然还有很长的路要走。我们想进一步分析这些设备。我们正在进行大规模的人群研究，并在这方面与不同的群体合作。

我们想研究人的皮肤，年龄，性别，种族等如何影响传感器的反应。该发展需要与许多不同的小组合作。同时，我们希望使这些设备更加“皮肤”，以便像人类皮肤一样伸展和自我修饰（受损）。

这些设备需要与可穿戴的无线电子设备集成，以获取，分析和将数据传输到佩戴者。因此，我们与在开发低功率无线电子产品方面具有专业知识的小组合作。

我们还期待与进行数据分析的计算机科学家合作。这些传感器将收集大量信息，但是它将是压倒性的，而且对于用户来说太令人生畏了。因此，将最相关的信息发送给用户而不是全部非常重要。因此，投标数据分析必定在可穿戴传感器领域起关键作用。我们还与视觉艺术家合作。这些传感器很有吸引力，这一点很重要。视觉艺术家将艺术带入科学。亚博老虎机网登录因此，这不仅是STEM，而且是Steam研究。

可穿戴传感器领域的成功确实需要多学科研究方法。正是由于这个原因，加州大学圣地亚哥分校已经建立了可穿戴传感器中心，该中心带来了在共同平台上具有不同领域的专业知识的各种研究小组，以协作和解决可穿戴传感器面临的最具挑战性的问题。

可打印的油墨正变得越来越广泛地用于各种可打印的电子应用。您能告诉我们您正在制造的油墨吗？

实际上，印刷电子的领域正在飞跃和边界增长。我的研究主要集中在开发墨水上，这些墨水允许印刷设备具有“皮肤般”功能，包括柔软度，可拉伸性和自我修复。我们通过组合特定的粘合剂，导电填充剂和其他添加剂来开发这些墨水。这些墨水组件的性质取决于墨水所需的最终性质。

在进行研究时，您是否有任何重大障碍？

我们在研究的几乎每一步都遇到挑战。我们面临的最紧迫的挑战之一是找到最佳的策略，使我们的可穿戴印刷设备上固定细腻的生物分子，以便它们即使在可穿戴设备常见的恶劣条件下也可以按预期执行，例如。机械应力由于身体运动，环境条件的变化，长期稳定性等。

另一个重要的挑战是，我们的设备与其他可穿戴电子设备无缝集成的问题。制造“皮肤状”可穿戴设备也是一个艰巨的挑战。这种“皮肤状”电子设备至关重要，因此佩戴者在长时间佩戴这些设备时不会刺激皮肤。

关于Amay Bandodkar

Amay J. Bandodkar是加州大学圣地亚哥分校纳米工程系的博士候选人。

他的研究兴趣在于开发用于医疗保健，环境和安全应用的可穿戴电化学设备。

他是2016 Metrohm年轻化学家奖，2016年研究生夫人奖（银），2016年西贝尔学者奖，2015年跨学科研究奖和2011年本科研究出版物奖，以表彰其工程和领导才能。