2026 年 10 月 9 日
汗水蕴含丰富的生理生化信息，通过可穿戴传感器实时监测汗液中的钠和钾离子浓度，可为高温环境下的劳动者及运动员提供连续的健康管理支持。然而，传统电位计式离子传感器依赖参考电极的稳定电位，而常规打印参考电极在测量前需经历漫长的稳定期，难以满足动态场景下的连续监控需求。
快速稳定型腕戴传感器问世
针对这一技术瓶颈，日本东京科学大学科学与技术学院纯应用化学系副教授伊佐·西坦达（Isao Shitanda）领导的研究团队开发了一种新型腕戴式传感器。该设备集成了印刷液体连接参考电极，显著缩短了初始稳定时间，无需长时间预调节即可投入工作。
相关研究成果已发表于《ACS Omega》期刊，共同作者包括同系二年级博士生 Takuma Fujisawa。新设计将液体连接参考电极与钠、钾选择性电极、样本传输层及数字电子模块整合于一体。其中，液体接口采用凝胶材料，促进水分渗透至电解质层，从而实现参考电极的快速初始稳定。
此外，传感器上方覆盖由布料和超吸收纤维构成的样品输送层，有助于保持检测区域湿润并促进汗液样本在检测区的传输。整个传感系统连接至定制化的腕表型设备中。
建筑工地实测验证可行性
为验证实际应用场景中的性能，研究团队将该设备带入活跃的建筑工地进行测试。在工人正常移动作业期间，设备实时采集了约 2 小时 45 分钟的钠和钾响应信号。数据通过无线方式传输至主机计算机，同时存储在本地设备上，证明了集成系统在真实现场环境中获取和传输离子响应信号的可行性。
“这项工作的核心成果不在于提出一种新的电极材料，而在于整合一个打印的电极，样品传输机制和无线测量电路，证明其在现实环境中的可行性”，Shitanda 表示。
迈向低成本大规模生产
尽管实现汗液分析的精确量化仍需受控实验及进一步验证，但本研究已证实集成可穿戴电解质传感系统的现场可行性。未来，该技术可结合汗水量和水摄入量等数据，应用于建筑工地、制造工厂、体育竞技及户外活动等领域，作为获取汗液离子信息的基础工具。
值得注意的是，由于传感器电极可采用印刷技术制造，该方法有望支持适合大规模生产的低成本可穿戴系统的开发，为职业健康、体育运动及户外应用领域的可穿戴设备奠定基础。
参考文献：Isao Shitanda 等人，使用屏幕打印液体结合参考电极的手表类型和离子传感器实时监测，ACS Omega (2026 年)。DOI: 10.1021/acsomega.6c04240
