将来，通过锻炼锻炼身体可能不仅有益于健康，还可以为您的小型电子设备供电。研究人员今天将报告他们设计了一种临时纹身形式的传感器，既可以监测一个人在运动过程中的进展，也可以通过排汗产生力量。
该装置通过检测和响应乳酸而起作用，乳酸天然存在于汗液中。“乳酸是一个非常重要的指标，表明你在运动过程中的表现，”Wenzhao Jia博士说。
一般来说，运动越强烈，身体产生的乳酸就越多。在剧烈的身体活动期间，身体需要产生更多的能量，因此它激活了一个叫做糖酵解的过程。糖酵解产生能量和乳酸，后者科学家可以在血液中检测到。
专业运动员在性能测试期间监测他们的乳酸水平，作为评估他们的健身和训练计划的一种方式。此外，医生在运动测试期间测量乳酸，测量乳酸水平异常高的病症，如心脏病或肺病。目前，乳酸盐测试是不方便和侵入性的，因为血液样本必须在锻炼方案期间的不同时间从人体收集然后进行分析。
贾，加州大学圣地亚哥分校的Joseph Wang，D.Sc。实验室的博士后学生和她的同事开发了一种更快，更容易，更舒适的方法来测量运动时的乳酸。他们将一个灵活的乳酸传感器印在临时纹身纸上。传感器含有一种从乳酸中剥离电子的酶，产生微弱的电流。研究人员将纹身应用于10名健康志愿者的上臂。然后，该团队测量了志愿者在固定自行车上增加阻力水平30分钟时所产生的电流。通过这种方式，他们可以随着时间的推移和运动强度的变化持续监测汗液的乳酸水平。
然后，该团队更进一步，在这些发现的基础上，制作了一个以汗液为动力的生物电池。电池通过以电子的形式将电流从阳极传递到阴极来产生能量。在这种情况下，阳极含有从乳酸中除去电子的酶，阴极含有接受电子的分子。
当15名志愿者在固定自行车上锻炼时穿着纹身生物电池时，他们产生了不同的力量。有趣的是，那些不太健康(每周运动少于一次)的人比那些适度适合的人(每周锻炼一到三次)产生更多的力量。每周工作超过三次的爱好者产生的电量最少。研究人员说，这可能是因为不太适合的人会更快地疲劳，导致糖酵解更早开始，形成更多的乳酸。由人的低健身组中产生的能量的最大量为每厘米70毫瓦2的皮肤。
“目前产生的电流并不高，但我们正在努力加强它，以便最终我们可以为一些小型电子设备供电，”贾说。“现在，我们可以最多每平方厘米70个微瓦弄2，但我们的电极是在尺寸仅为2×3毫米，产生约4微瓦-有点小，以产生足够的电力来运行的手表，例如，其需要至少10微瓦。因此，除了努力获得更高功率外，我们还需要利用电子设备来存储产生的电流，并使其足以满足这些要求。“
与传统电池相比，生物电池具有一定的优势：它们可以更快地充电，使用可再生能源(在这种情况下是汗液)，并且更安全，因为它们不会爆炸或泄漏有毒化学物质。
“这些代表了表皮电化学生物传感和生物燃料电池的第一个例子，可能用于广泛的未来应用，”王说。