汗液是機體正常活動代謝的產物，早在古代，人們就通過汗液的顏色及氣味診斷身體的健康狀況?！稖夭l辨·汗論》記載：“汗也者，合陽氣陰精蒸化而出者也”。汗液不僅是機體體表蒸發的液體，同時還匯聚臟腑功能的代謝信息，富含大量潛在的與健康和疾病相關的生物標志物，與血液和尿液檢測相比，汗液具有長期穩定、非侵入式采集與實時監測等優勢，通過皮膚表面汗液分析實現無創健康監測與疾病診斷，在醫療健康領域具有重大意義和廣闊市場前景。

可穿戴電化學傳感器件的發展使得動態健康實時監測成為可能，通過實時、快速檢測汗液中成分的變化，準確反應人體代謝機能指標。然而，現有的汗液傳感平臺并不能準確探測低濃度生物標志物，無法多模態識別以及難以大規模制備，極大地限制了其在可穿戴健康檢測領域的應用。因此，如何實現汗液可控采集、信號高效穩定監測、生理指標動態響應是研究人員亟待解決的問題。為解決上述問題，2019年11月25日，加州理工學院醫學工程系高偉（Wei Gao）教授研究團隊在Nature Biotechnology雜志上發表長文文章Alaser-engraved wearable sensor for sensitive detection of uric acid and tyrosine in sweat，采用低成本大規模激光加工工藝，設計制備了可穿戴的基于石墨烯的電化學傳感器、溫度傳感器與應力傳感器，實現了運動過程中呼吸心跳等生理信號實時監控，并通過溫度校準補償，實現了非侵入式生物標記物準確探測（例如低濃度的尿酸與氨基酸）。

進一步通過設計優化多層微流道結構，結合柔性電路板，得到集成化多模式皮膚傳感貼片，并配合微流道結構，實現一體化、可編程、自動化分析平臺的研發，用于非侵入式汗液多項微量生物信息的原位準確探測與實時新陳代謝管理，并通過這些生理指標的變化與反饋實現動態分析及新陳代謝輔助管理。該項工作拓展了可穿戴傳感器件在醫療健康領域的應用，受到了各界研究學者的廣泛關注。

全激光加工的面向新陳代謝與健康管理的皮膚上的實驗室。a） 基于全激光加工的傳感平臺; b） 多功能傳感平臺：尿酸、酪氨酸、溫度、生理信號（心率/呼吸）、汗液流速; c） 柔性傳感平臺示意圖。

皮膚上的實驗室實時監測。a） 可穿戴傳感貼片貼附于身體不同部位示意圖; b） 在固定負載騎車運動過程中，實時尿酸及酪氨酸信號響應變化; c）對于運動人群與缺乏運動人群，在同樣運動過程中，酪氨酸濃度的動態響應。

基于全激光加工的傳感平臺，研究人員實現了汗液中尿酸與酪氨酸的準確監測，并通過微流道結構設計，實現了汗液動態持續采集監測。此外，尿酸作為痛風病癥的重要監測指標，可以輔助痛風病癥健康管理。利用該可穿戴傳感平臺，研究人員對痛風患者與健康人群血液/汗液中的尿酸進行相關濃度檢測，證實了血液與汗液中尿酸濃度的高度關聯性，實現了非侵入式持續性痛風病癥管理。

進一步，該傳感平臺可以通過修飾/改性等方式，實現更多特定生物標記物的準確探測，拓展健康管理手段與應用場景。配合云端存儲與大數據分析，實現多任務、可調控的無創式原位長期監測、生理指標趨勢動態分析與新陳代謝輔助管理。

利用皮膚上的實驗室實現非侵入式痛風病癥管理。a） 富含嘌呤食物增大患痛風病癥風險; b，c） 對于健康志愿者，空腹條件及飽食嘌呤食物后血液/汗液中尿酸濃度; d） 痛風患者、高尿酸癥候群以及健康人群的血液/汗液尿酸濃度對比; e） 飽食嘌呤食物后血液/汗液尿酸濃度的動態響應。

該傳感器可大量生產，并且比當前可以檢測汗液成分的相關設備更為靈敏，能夠檢測出濃度低得多的汗液化合物。

高說，他發明的傳感器使用微流體技術，具有在分子水平上快速，連續和無創地捕獲健康變化的潛力，因此只需要極少量的汗液就可以完成檢測。

這種可穿戴式傳感器使用寬度小于四分之一毫米的通道來引流，在這種情況下，新鮮供應的汗液流經微通道，可以更準確地測量汗液并持續捕獲想要的化合物，還可以測量呼吸頻率、心率以及尿酸和酪氨酸水平。

選擇酪氨酸作為指標物是因為它可以指示代謝紊亂，選擇尿酸是因為其水平升高會引起痛風。在測試中，該傳感器能夠準確判定是否有人患有痛風。到目前為止，這種類型的大多數可穿戴式傳感器都是通過光刻蒸發工藝制造的，該工藝需要更復雜，更昂貴的制造工藝。而新發明的傳感器是由石墨烯制成的，與使用其他技術的類似傳感器相比，它們的制造要容易得多也便宜得多。