摘要：尽管可穿戴传感器在医疗健康领域的应用日益广泛，但针对女性健康需求的产品较少，尤其是母乳成分监测方面存在空白。母乳不仅是婴儿的理想营养来源，还包含反映母亲健康状况的生物标志物。通过分析母乳成分，可以为母婴健康提供有价值的信息。然而，目前市场上缺乏便捷、低成本且适

仅供医学专业人士阅读参考

尽管可穿戴传感器在医疗健康领域的应用日益广泛，但针对女性健康需求的产品较少，尤其是母乳成分监测方面存在空白。母乳不仅是婴儿的理想营养来源，还包含反映母亲健康状况的生物标志物。通过分析母乳成分，可以为母婴健康提供有价值的信息。然而，目前市场上缺乏便捷、低成本且适用于家庭使用的母乳成分分析工具。昂贵的商业服务需要邮寄样本进行分析，耗时且不便。

因此，开发一种能够实时监测母乳成分的可穿戴设备，对于提升母婴健康管理具有重要意义。

针对此问题，南加利福尼亚大学的Maral P. S. Mousavi团队开发了一种集成微流控通道和电化学传感器的智能哺乳垫，用于实时监测母乳中的葡萄糖水平，以提升母婴健康管理。相关研究以“Mom and Baby Wellness with a Smart Lactation Pad: A Wearable Sensor-Embedded Lactation Pad for on-Body Quantification of Glucose in Breast Milk”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

这篇文章关于智能哺乳垫在母乳葡萄糖监测中的应用，主要介绍了通过集成微流控通道和电化学传感器在哺乳垫中实现母乳中葡萄糖的连续监测的方法。

以下是对本研究创新点的简要概述：

（1）首次将可穿戴传感器应用于母乳成分监测：本研究首次将可穿戴传感器集成到哺乳垫中，用于实时监测母乳中的葡萄糖水平。此前没有类似的设备专门用于母乳成分监测。

（2）创新的微流控通道设计：通过在哺乳垫中集成微流控通道，能够自动收集泄漏的母乳并将其引导至传感器区域进行分析。这种设计无需额外采样步骤，简化了监测过程。

（3）高精度和低成本的传感器技术：采用激光诱导碳化的聚酰亚胺薄膜制成的电化学传感器，具有灵活、低成本和高表面积的特点。传感器在全脂未稀释母乳中表现出高准确度（96.8%至104.1%），适用于产后不同阶段的母乳样本。

这篇文章为智能哺乳垫在母乳葡萄糖监测中的应用提供了详细的实验分析和性能评估，通过引入微流控技术和电化学传感，展示了该设备在母婴健康管理中的有效性和潜力。

1. 智能哺乳垫：实时监测母乳中的葡萄糖水平

智能哺乳垫通过集成微流控通道和电化学传感器，实现了对母乳中葡萄糖水平的实时监测。

垫中的微流控通道能够收集泄漏的母乳，并将其引导至传感器区域进行分析。电化学传感器采用激光诱导碳化的聚酰亚胺薄膜制成，具有灵活、低成本和高表面积的特点。传感器通过葡萄糖氧化酶（GOx）催化葡萄糖氧化，生成过氧化氢作为副产品，再通过普鲁士蓝（PB）作为中介物进行电化学检测。这种设计无需额外采样步骤，简化了监测过程，并在全脂未稀释母乳中表现出高准确度（96.8%至104.1%），适用于产后不同阶段的母乳样本。

图1 葡萄糖生物传感器的检测机制及性能

2. 可穿戴传感器在母婴健康管理中的应用

可穿戴传感器在母婴健康管理中的应用主要体现在智能哺乳垫的开发上。

智能哺乳垫是一种创新的可穿戴设备，它集成了微流控通道和电化学传感器，用于实时监测母乳中的葡萄糖水平。通过这种设备，母亲可以在日常生活中轻松监测母乳成分，从而更好地了解自己和婴儿的健康状况。智能哺乳垫的设计无需额外的采样步骤，能够自动收集泄漏的母乳并进行实时分析，极大地提高了监测的便利性和准确性。此外，这种设备还有助于早期识别母婴健康问题，为及时干预提供了可能。

总体而言，可穿戴传感器在母婴健康管理中的应用为提升母婴健康水平提供了新的解决方案。

图2 智能哺乳垫监测母乳葡萄糖的重要性及设计概览

3. 微流控通道与电化学传感器的集成设计

微流控通道与电化学传感器的集成设计是智能哺乳垫的核心技术之一。

在智能哺乳垫中，微流控通道被集成到哺乳垫内部，用于自动收集泄漏的母乳并将其引导至电化学传感器区域进行分析。电化学传感器则采用激光诱导碳化的聚酰亚胺薄膜制成，具有高灵敏度、高选择性和低成本的特点。传感器表面覆盖有葡萄糖氧化酶（GOx）和普鲁士蓝（PB），能够实现对葡萄糖的精确检测。通过这种集成设计，智能哺乳垫能够在无需额外采样步骤的情况下，实现对母乳中葡萄糖水平的实时监测，极大地提高了监测的便利性和准确性。

此外，这种设计还有助于扩展到其他生物标志物的检测，为母婴健康管理提供了新的技术平台。

图3 智能哺乳垫的制造流程及组件

4. 激光诱导石墨烯电极在母乳监测中的应用

激光诱导石墨烯电极在母乳监测中的应用是智能哺乳垫技术的关键组成部分。

这些电极通过激光诱导碳化聚酰亚胺薄膜制成，具有高导电性、灵活性和机械稳定性，非常适合集成到可穿戴设备中。在智能哺乳垫中，激光诱导石墨烯电极被用作电化学传感器，通过葡萄糖氧化酶（GOx）催化葡萄糖氧化，生成过氧化氢作为副产品。普鲁士蓝（PB）作为中介物，进一步促进过氧化氢的还原，从而实现葡萄糖的精确电化学检测。这种电极在全脂未稀释母乳中表现出高准确度（96.8%至104.1%），适用于产后不同阶段的母乳样本。

激光诱导石墨烯电极的应用不仅提高了监测的灵敏度和选择性，还降低了成本，为母乳成分监测提供了一种新的、高效的方法。

图4 激光诱导石墨烯的扫描电子显微镜图像

5. 智能哺乳垫：提升母婴健康管理的创新工具

智能哺乳垫作为一种创新的可穿戴工具，极大地提升了母婴健康管理的效率和准确性。

通过集成微流控通道和电化学传感器，智能哺乳垫能够在日常使用中自动收集泄漏的母乳，并实时监测其中的葡萄糖水平。这种设计不仅简化了监测过程，还提高了数据的实时性和可靠性，有助于早期识别和干预母婴健康问题。此外，智能哺乳垫的非侵入性特点增加了其可接受性，使更多哺乳母亲能够受益于这种先进的健康管理工具。

总体而言，智能哺乳垫的开发为母婴健康管理提供了新的解决方案，有望改善母婴的健康状况和生活质量。

图5 智能哺乳垫中的流体流动验证及葡萄糖检测

本论文介绍了一种创新的智能哺乳垫，通过集成微流控通道和电化学传感器，实现了对母乳中葡萄糖水平的实时监测。这种智能哺乳垫利用激光诱导石墨烯电极进行高灵敏度和高选择性的葡萄糖检测，适用于产后不同阶段的母乳样本，表现出高准确度。此外，智能哺乳垫的设计无需额外的采样步骤，简化了监测过程，提高了便利性。

展望未来，这种智能哺乳垫有望扩展到其他生物标志物的检测，为母婴健康管理提供更全面的解决方案。同时，结合远程医疗服务，这种设备能够进一步促进个性化医疗的发展，为提升母婴健康水平带来革命性的变革。

来源：EngineeringForLife一点号