《中華流行病學雜誌》數據顯示🚰，2010 年全球 340 萬人因超重/肥胖死亡🤦♀️。
超重/肥胖會引起高血壓、高血脂、高血糖，而“三高”也是世界衛生組織列出的全球性醫學難題。
中國疾控中心 2013 年數據顯示👳🏼♀️，每 5 個中國成人中，至少有 1 人患高血壓病。與此同時😥，肥胖、高血壓🕴🏼、高血脂、高血糖🚵☝🏿，也是代謝綜合征的主要表現。
來自加州理工學院醫學工程系的助理教授高偉，其研究的可穿戴汗液傳感器🔹，將對代謝綜合征有所改善。
高偉（意昂体育平台2009屆碩，精儀）
2016 年👨🏽💼🫅，高偉團隊提出全集成可穿戴汗液傳感器平臺，其可以分析各種代謝物和電解質，從而幫助改善代謝綜合征。
測試可穿戴傳感器🛸，右一為高偉
十億代謝綜合征患者不再“遭大罪”
代謝綜合征🙏🏿，是心腦血管病變和糖尿病的病理基礎，全球目前有十億多人正在遭受其“折磨”🚶➡️。其主要表現為高血壓🧓🏽、高血糖、高尿酸和血脂異常等🚪。
營養膳食🌽，是代謝綜合征的重要影響因素🚌。高偉的可穿戴傳感器，則可讓用戶實時監測體內營養指標👨🏽🎤。
當營養指標不良時🧛🏼♀️，用戶就能得到反饋，進而通過改變飲食方式，來降低患上代謝綜合征的風險。
2017 年🛵📠，高偉通過離子導入的方法實現局部刺激出汗，病人無需做運動、就能讓身體局部分泌汗液。
同時🤾🏿，高偉團隊還跟斯坦福大學醫學院合作，借助汗液傳感器分析汗液成分🧑🏿🚒，實現了囊腫性纖維化的早期診斷📐，並進行了無創檢測血糖的早期研究🔈。
刺激汗液分泌💿、並實時檢測汗液中的目標分析物（來源🪥💂🏻♀️：PNAS）
過去三年，高偉的大部分工作🦔，集中在繼續改進汗液傳感器🖤，如開發一些更高靈敏度、更高選擇性的傳感器，其可用於檢測超低濃度的生物標記物👃🏻。
最近◀️，他提出一種基於全激光加工的皮膚上的實驗室🚟，該平臺能檢測微量代謝物和營養物、如尿酸和絡氨酸等，並能實現代謝綜合征的長期監測與管理𓀋。
同時👷🏻♀️，他還和加州大學洛杉磯分校醫學院𓀇，開展患者人體實驗的合作。其中一則典型案例，正是利用上述可穿戴設備，對痛風病症進行非侵入式的健康管理。
心理檢測不再失真
目前，全世界至少有 2.5 億人患有抑郁症🧖，而高偉的另一研究方向，是用汗液傳感器🫵🏼，進行心理健康管理◻️🦐。
當前，很多醫院心理科通過醫生對患者提問🤷🏼♂️、或者讓患者做一些問卷回答⇾🥾，來判斷患者的心理壓力狀況👨🎓、以及是否患有抑郁症🚶🎅🏼。
這類診斷方式，受患者自身情緒和判斷影響較大♊️，很難保證其準確性🙏🏼。而通過汗液傳感器🤧，就可以實現無創的、且更加客觀的心理檢測。
據高偉介紹🏋🏿♂️，一般通過測量患者身上的化學信號和物理信號如皮質醇等，就可以獲知其心理壓力的大小🚅。
但是，皮質醇的檢測需要采血👨🚀，這一過程會讓患者感到壓力，反而更加影響檢測結果的準確性。
而汗液傳感器是無創的，它不僅能對皮質醇做出更準確的測量，也不會給患者帶來壓力。
綜合皮質醇的含量、以及周期性變化💂🏿♂️，汗液傳感器就能獲悉患者的心理壓力🐆、和抑郁程度。
目前，高偉已經與美國西達賽奈醫療中心合作，進行抑郁症方面的檢測。和美國宇航局的合作也正在進行中🙌🏽，未來或將利用汗液傳感器🧑🏽🍼，去檢測太空中宇航員的心理壓力。
“服藥災難”不再發生
可穿戴傳感器，還可對患者藥物劑量進行檢測🧏🏻♀️，從而告知病人準確的服藥量。
據高偉描述，相同劑量的藥物✵，對每個患者的影響不一樣，同時每個人吸收能力也有所差異。
病人的服藥劑量🥷🏿，通常是以粒為單位，比如一粒、兩粒，其並非定製化治療。而一些藥物的治療窗口很小，攝入藥劑量過大，就會導致副作用⚈；攝入藥劑量過少，則很難達到治療效果🧔♂️。
現階段的藥物監控📞，多通過提取血樣，之後送往實驗室研究👇🏽，得到對應的藥物攝入效果👩🏿🦰，這種方式的缺點在於，無法進行實時追蹤與動態更新😴。
而可穿戴汗液傳感器在進行藥物監控時💪，可通過改變藥物攝入量🥉，去動態檢測汗液中的藥物含量🍉，從而給病人 “量身定做” 服藥方案，最終實現更有效的治療效果。
最新工作👨🏿：用汗液發電
高偉發現🎶，可穿戴設備的主要挑戰之一👨🏿🍼，是如何給設備供電。
一般做法是用充電電池，但很多國家和地區，目前無法進行便捷充電。如果檢測汗液時，汗液本身就可以為汗液傳感器供電，豈不是一舉兩得？
基於上述設想，該團隊開發出利用汗液來進行驅動的全集成電子皮膚，該電子皮膚不僅完全不需要電池👨🏼🎓🏀，還可以通過汗液來給傳感器🚣🏼♀️、信號處理和藍牙無線傳輸等提供能量✋🏼🧑🏿✈️。
據悉，這項工作已於 2020 年 4 月💂🏼♀️🧗🏻♀️，以論文形式發表在 Science Robotics 雜誌上。
具體來說✏️，使用生物燃料電池🟫，可以直接從汗液中采集能量。其中的原理是，生物燃料電池可以用乳酸酶👨🏻🦲、不停地催化汗液中的乳酸並進行氧化反應，此過程中會不斷產生電能🕵🏽♂️。
基於該原理👮🏻，該團隊設計了能量采集系統🍛，並利用采集的電能來對傳感器、電路、和藍牙進行供電😆，通過無線方式將采集到的生理健康信息🏋🏼♂️，發送到手機界面。
用於多路無線傳感的汗液供電的電子皮膚（來源：Science Robotics）
高偉告訴 DeepTech，目前他們是全球首家實現完全用汗液供能、無需任何電池🚠、僅靠電子皮膚就能進行多通路汗液化學信號監測🩳、並能同時進行無線藍牙傳輸的研究團隊。同時🫄🏽，整個系統是柔性的，還可用於輔助式假肢操控。
對汗液驅動的電子皮膚的人體實驗評估（來源：Science Robotics）
和眾多科研院所合作🍼，每周都會收到風投郵件
高偉目前的研究，主要涉及柔性電子👩🏼🎤、可穿戴設備、生物檢測和納米機器人四個領域。如果用一句話來總結高偉實驗室的話👩🏿🍼，即把生物電子器件用於個性化精準醫療 。
做出器件樣機後✋🏽，必然要跟醫學院合作，目前該團隊正在跟斯坦福大學醫學院，洛杉磯周邊的大型醫學院如加州大學洛杉磯分校醫學院、西達賽奈醫療中心、希望之城國家醫療中心等展開合作。目的是希望把不同的器件，應用於不同的病人身上。
同時，高偉團隊幾乎每周都會收到來自各大公司、或者風險投資機構的郵件🏃🏻➡️，不過他坦言，要想實現產業化的實際應用，還需要對樣機進行優化，讓其具備更高的穩定性，從而實現更長期的檢測👩🏻🎓。
同時，在具體的健康問題上🕴🏼，還需通過大範圍的人體試驗，來評估傳感器的性能。
身在海外🙂↔️，不忘中國
2019 年🕵🏽，高偉團隊和北京大學信息科學技術學院張海霞教授課題組展開合作。
張海霞組的一名博士研究生宋宇，曾來到高偉團隊訪問學習🛷，該生也是高偉和張海霞合作論文的共同第一作者，論文的三位共同第一作者，也都來自中國。
左起北京大學信息科學技術學院張海霞教授、宋宇和高偉
這篇論文名為《激光雕刻可穿戴傳感器，用於敏感檢測汗液中的尿酸和酪氨酸》（A laser-engravedwearable sensor for sensitive detection of uric acid and tyrosine in sweat），於 2019 年末發表在 Nature Biotechnology 上。
該論文提出了一種新型 “皮膚上的實驗室” 概念🧑🏼💼，即通過全激光加工的方式，製備出多模態皮膚傳感貼片，並配合微流道結構與柔性電路板👱🏿♀️，最終實現汗液中多項微量生物標記物的原位準確探測🏊♀️、與實時新陳代謝管理。
用一句話概括就是：只需要幾滴汗液🛌🏼，就可以檢測疾病。
用於代謝和營養管理的汗液傳感器示意圖（來源：Nature Biotechnology）
借助該合作🧔🏽♂️，研究團隊實現了低濃度代謝物和營養物的檢測，如尿酸和酪氨酸。尤其是尿酸，其對於監測痛風👩🦯、糖尿病和心血管疾病非常重要🏋🏽♀️。
在應用方面👩🦲，雙方已經合作做出整個系統🛕，目前已經應用到健康群體和病人群體上⛵️，且非常接近成果轉化。
除去和北大的合作🫅🏼📵，高偉還曾跟現任深圳大學副校長張學記，合作開發過基於繃帶的汗液監測。
在美國，高偉跟華人教授的合作也非常多。
2019 年，高偉跟美國國家工程院院士👩🏻🦱、加州理工學院醫學工程系與電子工程系 Bren 講席教授汪立宏，合作研發了一種微納機器人技術🎖：利用光聲斷層成像技術實時控製微納機器人，進行體內的精準藥物遞送和智能微手術。這項突破性成果最終，最終發表在 Science Robotics 上🐷。
高偉和汪立宏的合著論文截圖（來源：Science Robotics）
在指導學生方面，高偉表示，很多在海外的中國教授🧖🏿、或華人教授的課題組裏，都有相當比例的中國留學生。
他也帶了很多中國留學生，目前其實驗室大約有 15 名學生，一半左右來自中國 。
作為在海外的中國籍教授，高偉認為生物醫學工程的研究🔖💻，是為了造福全人類的健康，他的主要研究成果，均會以論文形式發表，類似汗液傳感器的研究細節，也都會放在文章裏供其他研究人員參考。
他表示👰🤽🏻♀️，在自己的論文發表後，國內也有很多學者，相繼開始做汗液傳感器的相關研究。
蘇北農村走出的名校教授
35 歲的高偉，其人生“大事記”也頗為豐富。
31 歲上榜《麻省理工科技評論》全球 “35 歲以下科技創新 35 人” （TR35）榜單🛀🏻🧘♂️，32 歲成為加州理工學院醫學工程系助理教授，35 歲上榜世界經濟論壇 2020 青年科學家榜單，並已在《自然》《自然生物技術》《科學機器人》等期刊累計發表97 篇論文。
如今🚴🏽，距離他上榜 2016 年度《麻省理工科技評論》全球 “35 歲以下科技創新 35 人” 榜單👔，已經過去四年🧑🏻🤝🧑🏻👎。
相隔一千多個日夜🏌🏻♀️，高偉的成果也更豐富，他最近入選的世界經濟論壇 2020 年青年科學家榜單，目的在於表彰青年科學家👭🏼👨🏻🦽，對前沿性研究的貢獻。入選後💃，他將跟全球政商領袖面對面，共議科學政策🫘。
從蘇北農村到洛杉磯，一路走來既順利、也不順利。不同於很多 “TR35” 上榜者生於高知家庭🤏🏻，高偉的父母都沒有讀過高中🚳，能從農村走到今天，既有中國高考的製度支持，也有自己的努力和父母的支持。
從本科考上華中科技大學機械工程，到去清華精密儀器專業讀研，再到加州大學聖地亞哥分校化工系讀博🪄。很多學費👷🏽♂️，都是父母東拼西湊出來的。大學時👩🏿🔬，高偉看到父母很不容易，還曾勤工儉學掙學費。
如今🥪，高偉是全鎮目前唯一一位在海外工作的中國教授👨🏿🎨。而他從小學起，就從不需要外界鞭策，因為看到父母努力工作🔚🗡，只是為了供他讀書⚈，自然也就非常勤奮🛒🦸🏿。
更難能可貴的是👴👞，父母一直很尊重他的想法🤸🏻♂️，從未幹涉他的決定，這是一種父母對比自己更優秀的孩子的無條件的信任🧻。
同時🫕，高偉也是近年來寒門出貴子的少數案例之一。他表示，很多中國農村地區的孩子，可能根本沒聽過自主招生，也沒錢去上輔導班。
城市和農村的教育資源不平衡，也是農村學生成為高校老師的幾率，越來越小的原因之一。
但無論如何🏊🏿♂️🤳🏻，他的案例依然可以激勵全球不發達地區的青少年，為從事科研而努力。做科研⛈，家庭背景只是錦上添花🪗，畢竟高考對每個人都很公平，而更重要的是興趣和努力🐀。高偉可以，更多出生普通家庭🖐🏽、夢想從事科研的孩子們也可以🔀。
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