紡織生物化學(xué)傳感器有一個(gè)活性面，它在分子水平上與樣品反應(yīng)或相互作用，例如通過使用固定受體選擇性地結(jié)合特定的目標(biāo)物種，換能器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電學(xué)或光學(xué)響應(yīng)，產(chǎn)生可觀察和定量的信號(hào)。

眼淚

眼淚是一種重要的非侵入性傳感器生物源，它含有的成分大多是由血液產(chǎn)生的。目前該領(lǐng)域的大部分研究都是使用淚液葡萄糖水平作為血糖指標(biāo)，致力于開發(fā)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)糖尿病患者血糖的微型化可穿戴設(shè)備。最近，將葡萄糖生物傳感器集成到隱形眼鏡已經(jīng)被幾個(gè)研究小組證實(shí)，然而淚液中的葡萄糖含量非常低（0.1 ～0.6 mmol），需要傳感器具有很高的靈敏度才能從預(yù)期的化學(xué)反應(yīng)中提取信號(hào)。

除葡萄糖外，乳酸是人體重要的代謝物，在低氧條件下可轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)－乳酸。淚液中的L－乳酸水平約為 1 ～5 mmol/Ｌ，由于某些健康狀況，包括缺血、組織氧合不足、中風(fēng)和不同類型的癌癥，其水平可能會(huì)顯著升高。THOMAS等通過集成一個(gè)纖維傳感器的聚合物隱形眼鏡原位測(cè)量人類眼淚中的乳酸。乳酸濃度與身體壓力直接相關(guān)，基于纖維的傳感器也能夠應(yīng)用于測(cè)量這種羧酸的濃度和心臟的活動(dòng)。

汗液

在所有體液中，汗水是紡織服裝最容易接觸到的。作為最容易獲得的人體生物體液之一，通過監(jiān)測(cè)汗液電解質(zhì)濃度可以獲得大量關(guān)于人體及其物理性能的信息，白天和夜間的出汗模式分析可能有助于監(jiān)測(cè)糖尿病和高水癥患者各項(xiàng)指標(biāo)。

利用汗液進(jìn)行生理參數(shù)監(jiān)測(cè)的可穿戴傳感器有兩種類型：柔性塑料面料或表皮面料。使用織物貼片來測(cè)量汗液pH值、鈉和溫度，以及利用紡織濕度傳感器測(cè)量出汗率。BIOTEX項(xiàng)目中汗水收集使用了錦綸/氨綸復(fù)合織物，其設(shè)計(jì)了一種用于排汗的被動(dòng)泵送機(jī)制，從而將排汗傳送到由兩個(gè)織物電極構(gòu)成的電容式傳感器，隨著汗液在電容器之間的滲透，根據(jù)電容變化測(cè)量的濕度梯度來估計(jì)出汗率。JIA等提出了一種新型的導(dǎo)電線紡織傳感器，可以嵌入人衣服上的不同位置，通過電阻的改變測(cè)量汗液量。

在BIOTEX項(xiàng)目期間開發(fā)的出汗率傳感器

汗液監(jiān)測(cè)用導(dǎo)電線紡織傳感器結(jié)構(gòu)

唾液

唾液是一種從血液中滲透出的由多種化學(xué)物質(zhì)組成的復(fù)雜液體。唾液中存在的生物化學(xué)物質(zhì)可提供情緒、激素、營(yíng)養(yǎng)代謝狀況、pH值、氟化物酸度等在線監(jiān)測(cè)。MALON等描述了一種測(cè)定唾液樣品中乳酸濃度的方法，其使用一種簡(jiǎn)單和低成本的棉織物基電化學(xué)裝置，即把乳酸氧化酶在反應(yīng)區(qū)用一種簡(jiǎn)單的包埋法固定化。YAO等采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，在一塊親水的棉布上制造碳電極和電化學(xué)室，將乳酸氧化酶固定在工作電極上進(jìn)行唾液中乳酸測(cè)定，而以布為基礎(chǔ)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)則通過一部智能手機(jī)讀出。MANNOOR等開發(fā)了一種由石墨烯層打印在水溶性絲綢上制成的混合生物傳感器，用于通過體液（包括汗液和唾液）對(duì)細(xì)菌進(jìn)行無創(chuàng)檢測(cè)。這種石墨烯/蠶絲混合裝置顯示出對(duì)體液中細(xì)菌極高的敏感性，檢測(cè)限為單個(gè)細(xì)菌。此外，該裝置通過射頻為潛在用戶提供無電池操作和無線通信系統(tǒng)。

基于面紗微流體通道的乙酰氨基酚（ACT）和雙氯芬酸（DCF）檢測(cè)系統(tǒng)

帶pH傳感器的傷口敷料

其他雜項(xiàng)生化信號(hào)

除了電解質(zhì)和代謝物，最近的出版物報(bào)道了用于其他目標(biāo)的表皮化學(xué)傳感器，如重金屬、咖啡因（一種用于藥物檢測(cè)的模型分析物）、汗液中的皮質(zhì)醇、用于監(jiān)測(cè)傷口愈合的化學(xué)標(biāo)記、乙酰氨基酚和皮膚中的黑色素。下圖為用棉線的毛細(xì)管力建造的微流體通道，采用多脈沖安培法同時(shí)測(cè)定對(duì)乙酰氨基酚（ACT）和雙氯芬酸（DCF）。另一個(gè)有前景的方向是通過檢測(cè)相關(guān)標(biāo)記物（如pH值、尿酸）來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傷口愈合。這類傳感器主要是在紡織品中摻雜比色指標(biāo)，即顏色隨化學(xué)物質(zhì)的變化而變化，研究最多的是對(duì)酸或堿的反應(yīng)。

更多內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注《紡織導(dǎo)報(bào)》2020年第10期“智能醫(yī)用傳感紡織品的研究現(xiàn)狀”一文。