一說起可穿戴設備，我估計首先映入你腦海的大概是AppleWatch、Fitbit、Misfit、Jawbone和小米手環等。這五樣設備全球的出貨量應該已經超過2億只了。

　　EchoLabs推出的原型機

　　但是它們的功能好像一直停留在記步、測心率、測睡眠時間等無關痛癢的指標。難怪EchoLabs在去年5月推出一款可檢測血液中的氧氣、二氧化碳、PH值、碳水化合物和血壓等數據的原型機，就被國內外的媒體稱之為“重大突破”。盡管它長得“五大三粗”。

　　從可穿戴設備研發的進度和億萬群眾的反應，不難看出大家都期待能有一款可以實時監測身體健康指標的穿戴設備，但是，這種設備真的很難研發，稍微有一點兒進步就可以算的上是“重大突破”了。

　　就在前幾天，這個“重大突破”可能是真的出現了。這可不是我說的，這是目前世界上頂級期刊說的。

　　《自然》雜志：可穿戴汗液傳感器為實時分析身體生化指標鋪平道路。

　　《科學》雜志：新型腕帶通過檢測汗液監測健康風險。

　　不賣關子，下面直接給大家看原圖。它戴在手腕上是這樣的。

　　戴在手腕上的FISA

　　還可以戴在頭上，是這樣的(當然圖中是為了翻給你看看，使用的時候它是貼著皮膚的)。

　　安裝在頭套里的FISA

　　平時的時候是這樣的。

　　這款設備是加州大學伯克利分校(UniversityofCalifornia，Berkeley)AliJavey團隊研發的。整個研發過程與設備的性能刊發在1月28日《自然》雜志上(1)。這個設備叫FISA，是flexibleintegratedsensingarray的簡寫。

　　FISA由兩部分組成，上圖中左邊透明區為傳感器區，分別用于檢測身體溫度和汗液中的鉀、鈉、乳酸和葡萄糖濃度;右邊為計算區域，分布著11個電路元器件。

　　FISA傳感器上浸滿汗液后的檢測反應

　　當皮膚上的汗液接觸到柔軟的傳感器之后，傳感器便將化學電信號傳輸到計算中心。數據經過轉換等處理，輸出給數據處理器對數據進行處理分析。分析好的數據會通過藍牙傳遞到手機，并保存在云端。數據在手機上顯示是這樣的。

　　手機端的數據展現形式

　　如果你湊巧看過《星際迷航》，還記得里面有個叫“三錄儀”的萬能工具，它不僅可以探測生命信號、入侵操作者指定的計算機系統，還可以對人體進行掃描以檢測病患。有了這個“三錄儀”的“誤導”，你一定覺得Javey團隊研發的FISA沒啥大不了的。我覺得這就是科幻作品給人民群眾帶來的負面影響，科幻作家“不負責任”的天馬行空把科技發展遠遠地甩在后面，現實生活中再很難有什么新事物會讓我們覺得“amazing”的了，即使從客觀的角度講，它已經很“amazing”了。

　　實際上通過汗液分析人體血液的生化指標并不是什么新鮮事物，早在上個世紀四十年代就有人在研究了(2)。但是一直以來有兩個問題困擾著意欲利用汗液檢測人體生化指標研究人員：可穿戴設備的柔韌性和計算能力。

　　在過去很長一段時間里，工程人員一直使用硅基芯片，但是這種芯片與皮膚的結合度不好，很難取到汗液;當換用柔性材料時，計算芯片又不具備同時處理幾組數據的計算能力。因此大部分可穿戴設備要么記記步，要么測測心率之類;即使能測量生化指標，也只是測量一項，而且不具備校對功能。

　　Javey團隊創造性的解決了這兩個難題。他們的解決方案是利用信號轉導(傳感器將化學信號轉換為電信號)、調節(信號放大以及過濾)、處理(信號校準和補償)和無線傳輸技術，在現存的技術溝壑之間搭起橋梁。最終，他們實現了在一個柔性設備上同時測量5個指標，而且數據之間可以互相校對。而且，Javey團隊目前正在研發檢測其他指標的傳感器，希望最終將FISA打造成全能的醫療設備。

　　FISA的可貴之處在于可以實時無創分析多項人體血液生化指標，而且數據可以校準。尤其是體溫對汗液中的各種生化指標濃度的影響較大，因此需要根據體溫的變化，對數據做一定的校準。但是FISA也面臨著一個難題，處于靜息狀態的人排汗量極少，FISA要怎么辦?這是Javey團隊面臨的一個難題。

　　Javey坦承，盡管FISA具備實時無創多指標監測的優勢，但是測量精度肯定是趕不上有“金標準”之稱的血檢。而且汗液成分的變化也較血液劇烈，要獲得精準的數據，必須需要做大量嚴格的測試。Javey認為，要把FISA作為商業化醫療設備還需要漫長的臨床試驗和FDA的評估，但是在這之前完全可以把它當做健康監視器。如果FISA快速進入這條商業道路，Fitbit、Misfit、Jawbone和小米手環等穿戴設備將會受到嚴峻的挑戰(據我小范圍調查了解，大家購買該設備的意愿非常強烈)。

　　簡單的介紹一下AliJavey本人。他就是下圖那個帥帥的小哥。Javey年輕有為，今年才36歲，早在2009年就被MIT科技評論評選為TR35，目前是加州大學伯克利分校的“杰出教授”(只授予在學術界做出了杰出貢獻的少數頂尖學者，屬于終身教職)，被認為是材料學界的“一顆璀璨的新星”。

　　帥氣的AliJavey和FISA

　　最后不得不提的是，AliJavey在斯坦福大學攻讀博士學位期間，師從世界著名納米材料研究專家、美國藝術與科學院院士戴宏杰教授。戴宏杰教授2006年被評為斯坦福大學終身教授，是該大學最年輕的終身教授，2011年入選2000-2010年全球頂尖100位化學家名人堂榜單，總排名第7，華人排名第一。真可謂“名師出高徒”。

　　戴宏杰教授

　　參考文獻

　　1.GaoW，EmaminejadS，NyeinHYY，ChallaS，ChenK，etal.2016.Fullyintegratedwearablesensorarraysformultiplexedinsituperspirationanalysis.Nature529：509-14

　　2.SonnerZ，WilderE，HeikenfeldJ，KastingG，BeyetteF，etal.2015.Themicrofluidicsoftheeccrinesweatgland，includingbiomarkerpartitioning，transport，andbiosensingimplications.Biomicrofluidics9：031301