《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𓀙。
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🫵。
同時，他還和加州大學洛杉磯分校醫學院🤙🏽，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𓀛。
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0️⃣，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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