新皮肤贴片变身可穿戴多合一健康监视器

据最新一期《自然·生物医学工程》报道,美国加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了一种柔软而有弹性的皮肤贴片,可将其戴在脖子上,以连续跟踪血压和心率,同时测量佩戴者的葡萄糖、乳酸、酒精或咖啡因含量。这是第一款可同时监测人体中心血管信号和多种生化指标的可穿戴设备。

研究人员表示,这种可穿戴设备对于有基础疾病的人定期监测自己的健康状况非常有帮助。该设备可使患有高血压和糖尿病的人受益,也可用于监测败血症的发作,其特征是血压突然下降,伴随乳酸水平迅速升高。柔性皮肤贴片也将为重症监护病房的患者提供更方便的替代方法,减少各种监护仪对患者的束缚。

该皮肤贴片的新颖之处在于采用了完全不同的传感器,并将其融合在一个邮票大小的单个小平台上。这种可穿戴设备可收集大量信息,并以非侵入性方式进行,不会引起不适或干扰日常活动。研究人员表示,每个传感器都提供有关物理或化学变化的单独图像,将其全部集成在一个可穿戴的贴片中,医生就能将这些不同的图像结合在一起,更全面地了解人体中发生的变化。

该贴片是可以适应皮肤的弹性聚合物薄片,配备了一个血压传感器和两个化学传感器。其中一个化学传感器用于测量汗液中的乳酸、咖啡因和酒精的水平,另一个用于测量组织液中葡萄糖的水平。

血压传感器位于贴片中心附近,由一组小型超声换能器组成,这些超声换能器通过导电墨水焊接到贴片上。施加在换能器上的电压使它们将超声波发送到体内,当超声波从动脉反弹时,传感器会检测到回波并将信号转换为血压读数。

化学传感器是两个电极,由导电油墨丝网印刷在贴片上。贴片的右侧印有可检测乳酸、咖啡因和酒精的电极。其工作原理是将一种称为毛果芸香碱的药物释放到皮肤中以诱导汗液并检测汗液中的化学物质;另一个感应葡萄糖的电极印在左侧,其工作原理是使温和的电流通过皮肤以释放组织液并测量其中的葡萄糖。

研究团队目前正在开发该皮肤贴片的升级版,将包含更多的传感器,允许监测更多与疾病有关的其他生物标志物,从而为这种设备增加更多的临床价值。现有贴片需要将传感器连接到电源和台式机器以显示其读数,升级版的目标是将所有这些内容都放在贴片上,并实现完全的无线化。