出门5分钟，出汗2小时。即流即用，妙处大着呢

文/闵应骅

中国科学院计算技术研究所研究员

你是否听说过用汗水来诊断疾病呢 ？

如果让你选择验汗还是验血，相信你会毫不犹豫地选择不用扎针，运动几下就可以取到的汗水来进行检查。 验汗比验血、验尿等都要简单，而且可以随时进行检测，这对于运动员、飞行员及特殊行业人员来说尤其重要 。其实，用汗水诊断疾病并不是新鲜事了，早在20世纪70年代，医生就用汗水对新生儿进行囊肿性纤维化筛查。但是，那时对汗水收集、运送和测量比验血要复杂得多，所以汗水诊断一直未被广泛采用。可喜的是，近年来美国辛辛那提大学的研究人员发现，汗水携带了比预料中更多的反映人体健康状况的信息，而且激发、收集和分析也比预想中更加容易。

运动员在炎热的天气条件下进行比赛或训练，经常会因为大量出汗而导致体内水分和电解质（特别是钠离子）丢失过多，造成体内严重脱水。当人体脱水时，会出现注意力不集中、尿量减少、肌肉反应迟钝、视力模糊等症状，此时很容易发生运动伤害。

人体内的电解质有钠、氯、钾、钙、镁等带电离子，虽然含量不多，却有着重要的生理作用。 当身体出现脱水症状时，血液中某些物质增加，并会扩散到汗水中 ，意味着当汗水中这些物质的浓度较高时，血液中的浓度也较高。因此，研究人员希望能够 找到汗水中电解质平衡与血液中电解质平衡的关联性 ，因为血液中电解质的失衡可能会引发肌肉痉挛等脱水症状。然而，研究人员在对运动员进行监测后发现，汗水中钠离子和氯化物的浓度与血液中的浓度并不是直接相关的，所以不能根据汗水中电解质浓度直接推断血液中电解质浓度。

不过， 测量汗水中钠离子和氯化物的浓度对诊断囊肿性纤维化很关键 。汗腺管壁细胞在正常情况下要吸收出汗产生的盐分，但对于囊肿性纤维化患者而言，这些细胞不能正常地吸收盐分。医生只需要使用一个简单设备就可以检测到出现了这种盐分过高的汗液，进而做出明确的诊断。

虽然不能直接用汗水中钠离子和氯化物的测量数据来衡量是否脱水，但是 对于运动员来说，如果能有一个预警措施，提醒运动员及时补充水分，那么因剧烈运动导致电解质紊乱而不得不退赛的情况就可以避免了。事 实上， 电解质 比较容易测量，而 乳酸盐、肌酸酐、葡萄糖 等代谢物的测量也不难。在进行剧烈运动时 乳酸盐 的浓度是人体生命特征的重要指标，因为当人体供氧不足时，体内就会产生更多的乳酸盐。 肌酸酐和尿素 是衡量肾功能的重要指标，浓度升高表明肾脏处于一个不健康的状态，为了从体内清除污物，正在超负荷工作。例如，慢性肾炎患者通过汗水分泌很多尿素，会形成尿酸晶体，使皮肤黯淡无光。 葡萄糖 的监控是防治糖尿病的关键，目前还没有发现如何用汗水中的葡萄糖水平来预测血液中的葡萄糖水平。但是，研究人员已经找到办法能够知道人体内的代谢物是增加还是减少，只是不知道具体的浓度。美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的研究人员研制了一种像文身一样的电子汗水传感器，测量骑自行车时乳酸盐的变化。

最近，辛辛那提大学的研究人员还 发现了一些较难测量的生物标志物，如细胞因子 。 当身体出现创伤、感染、癌症等状况，称为白细胞介素（IL-6）的细胞因子的浓度会增加上千倍，而且在汗水中的浓度和血液中的浓度一样 。这就给用汗水诊断提供更大的可能。但是，目前这种设备像冰箱那么大，只有做到可穿戴才真正实用。这个团队研究汗水检测已经5年，他们帮助美国空军了解疾病、药物、食物、伤害、压力和其他物理改变对飞行员的影响。

要想随时、随地、随身验汗水，检查体征，就 必须有一个很小的东西粘贴在皮肤上 。辛辛那提大学研制的汗水传感贴利用纸张微流体从皮肤吸汗，通过薄膜选择特定的离子，例如钠，传感贴上的电路会记录下离子浓度，然后把数据传送到智能手机。传感贴上的装置采用了 RFID芯片 的无源供电模式。

检测钠离子和氯化物需要两种东西：一种是涂有离子选择薄膜的电极 ， 另一种是由氯化银制成的参考电极 。离子选择膜的涂层是高分子聚合物，离子很难穿透。但是，如果离子携带有特定的离子载体，就能穿透这层膜，而且只允许一种类型的离子穿透。假如是针对钠离子的离子载体，那么钠离子就比较容易穿透这层聚合物涂层。钠离子带正电荷，能产生几毫伏的电压，而参考电压是不变的，因此可以连接这两个电极，用仪表测量整个电路的电压，计算出由于离子选择膜产生的电压，从而计算出离子浓度。因为汗水中钠离子和氯化物的产生是相互关联的，所以我们还可以测出氯化物的浓度。