可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象

可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象虽然急性炎症反应是人体抵抗感染和加速愈合的自然方式，但长期或慢性炎症可能会导致不可逆的组织损伤。而能够快速、轻松地检测炎症是治疗的关键。测量血液中C反应蛋白(CRP)的水平通常用作炎症的生物标志物，但需要复杂的实验室设备和人员来分析血液样本。现在，加州理工学院的研究人员开发了一种新型可穿戴传感器，称为InflaStat，通过测量人体汗液中的CRP水平来无线、无创地监测炎症。研究人员在开始制造他们的第一个汗液分析传感器之前必须克服一些障碍。主要难题是CRP比其他分子更难检测，它在血液中的浓度比其他生物标志物低得多，而且它的分子更大，这意味着将它们从血液中分泌到汗液中更加困难。“这些是以前阻止人们进行可穿戴CRP传感的主要问题，”该研究的通讯作者高伟说。“我们需要高灵敏度来自动监测皮肤上极低浓度的CRP。”InflaStat由激光雕刻的石墨烯制成，石墨烯含有微小的孔，可形成较大的表面积。这些孔含有与CRP结合的抗体和称为氧化还原分子的特殊分子，能够在某些条件下产生小电流。传感器结构中融入了金纳米颗粒，每个纳米颗粒都携带一组独立的CRP检测抗体。当佩戴者汗液中的CRP分子进入传感器时，它们会附着在检测器抗体和石墨烯孔中的抗体上。然后纳米颗粒附着在石墨烯上并触发氧化还原分子产生电流，该电流由附着在传感器上的电子元件读取。由于每个金纳米粒子都含有许多检测抗体，因此信号（非常小）被放大得远远超过单个CRP分子产生的信号。研究人员在健康参与者、慢性阻塞性肺病患者和从新冠病毒感染中康复的参与者身上测试了InflaStat。他们发现该传感器佩戴舒适，并且可以无创、无线地获取炎症生物标志物信息。数据实时显示在定制的智能手机应用程序上。正如预期的那样，慢性阻塞性肺病患者和新冠病毒感染后患者的CRP水平显着高于健康参与者。研究人员发现，该传感器可以准确检测汗液中与血液水平相关的CRP水平。研究人员表示，他们的研究结果表明，他们的传感器可用于无创、家庭监测炎症性肠病或慢性阻塞性肺病等慢性疾病。更重要的是，他们表示它可以适用于测试其他痕量水平和疾病相关的生物标志物。“这是一个通用平台，可以让我们监测体液中极低水平的分子，”高说。“我们希望扩展这个平台来监测其他临床相关的蛋白质和激素分子。我们还想看看这是否可以用于慢性病管理。炎症对许多患者来说意味着风险。如果能够在家对他们进行监测，就可以识别他们的风险，并及时给予治疗。”该研究发表在《自然生物医学工程》杂志上，下面由加州理工学院制作的视频展示了传感器如何检测CRP。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366975.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366975.htm

超疏水生物传感器可克服汗液差异读取身体的隐性信号

超疏水生物传感器可克服汗液差异读取身体的隐性信号该传感器由Huanyu"Larry"Cheng,JamesL.Henderson,Jr.纪念工程科学和力学副教授Huanyu"Larry"Cheng开发的传感器，他们共同在ACSNano杂志上发表了一篇论文。感性或液体汗液是人可以感知的汗液，例如在高强度运动期间。可穿戴传感器可以对这种类型的汗液进行连续的、非侵入性的追踪。不可知的，或蒸汽的汗液则不同。它只是皮肤中的水分流失，在低强度运动或休息时以更小的速度分泌，测量它很困难。Cheng说："监测无知觉的汗液对于评估皮肤健康和疾病状况，如湿疹和伤口愈合，以及潜在的健康状态，如疼痛或焦虑，具有很高的价值。检测汗液速率和损失的皮肤界面设备目前仅限于与可感汗液一起工作，不适合于蒸汽状态下的不可感汗液。"多孔基质上的超吸收水凝胶复合材料被夹在两个超疏水纺织层之间，以允许汗液蒸汽的渗透，同时防止传感器受到感性汗液的外部水滴的影响。资料来源：宾州州立大学提供Cheng开发了一个超疏水汗液传感器的原型，用于测量不敏感汗液的水汽。这种材料--夹在两个超疏水纺织层之间的多孔基质上的超吸水凝胶复合材料--允许汗液蒸汽的渗透，同时防止传感器受到外部可感汗液水滴的影响。该传感器可以与一个灵活的无线通信和供电模块集成，持续监测不同身体位置的出汗率。在人体上进行的概念验证展示了连续评估人体体温调节和皮肤屏障功能的可行性。这实现了对热舒适度、疾病状况和神经系统活动的评估，并提供了一个低成本的设备平台，以检测汗液中其他与健康有关的生物标志物，从而发展出智能医疗和个性化医疗的下一代汗液传感器。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357449.htm

新研发的汗液传感器无需借助针头或锻炼即可获取身体健康数据

新研发的汗液传感器无需借助针头或锻炼即可获取身体健康数据首先，目前已经有多种皮肤贴片可以检测佩戴者汗液中的生物标记化学物质。这些化学物质在汗液中的浓度与血液中的浓度相关。虽然这些贴片确实可以无痛替代针刺采血，但它们要求患者在跑步机上跑步或进行其他类型的剧烈运动，从而出一身汗。这些活动通常必须在诊所进行，而且并不是每个人都能进行这些活动，例如婴儿和行动不便的人。一种替代方法是使用背带式装置，通过温和的电流刺激汗腺排汗。不过，这些装置往往相对庞大、复杂和昂贵，而且必须由训练有素的人员在临床环境中使用和操作。据称，这种新型可穿戴设备结合了这两种系统的优点，而没有缺点。它由韩国科学技术院（KIST）和伊利诺伊州西北大学的科学家共同开发。这种独立的设备是一个小巧灵活的矩形贴片，贴在病人的皮肤上。它包含电池、两个电极、集成电路、微流体通道和比色传感器等组件。在其粘合剂的底部有两部分水凝胶，其中含有一种名为皮洛卡平（pilocarpine）的药物。通电后，贴片的电极会向水凝胶输送微弱的电流。这将触发凝胶中的皮洛卡品刺激邻近皮肤的汗腺，使其释放汗液。汗液通过毛细管作用流经微流控通道，最后进入比色传感器顶部的小储液器中。如果汗液中含有特定的生物标志物，传感器就会变色。贴片上的窥视孔允许患者在自己家中贴上贴片并进行正常活动后，自己查看传感器。在对该技术的测试中，一批贴片被贴在了已经被诊断出患有囊性纤维化的婴儿身上。结果发现，这种设备能检测出氯化物水平的升高，而氯化物是该疾病的一个可靠指标，准确率超过98%。这一数字与传统的医院汗液分析系统对相同婴儿的检测准确率相当。事实证明，这种贴片还能准确检测出汗中明显的锌和铁浓度，而锌和铁是已知的囊性纤维化相关营养不良的生物标志物。"我们不仅解决了现有诱导出汗方法的局限性，还在临床研究中取得了成功，使我们离商业化更近了一步，"与KIST的KimJoohee博士共同领导这项研究的西北大学JohnA.Rogers教授说。"我们计划在未来开展大规模临床研究和商业化，包括成人临床研究和商业化"。有关这项研究的论文最近发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432688.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432688.htm

AirPods 成为可穿戴脑机接口，从预防老年痴呆到成为 VR 传感器

AirPods成为可穿戴脑机接口，从预防老年痴呆到成为VR传感器加州大学圣地亚哥分校研究了一种可用于AirPods的外层柔性传感器，由于耳道靠近中枢神经系统，该传感器可以同时监测脑电波和乳酸浓度。脑状态和代谢物的监测是对早期疾病检测、健康监测、VR/AR应用产生重大影响的两个维度。耳朵靠近中枢神经系统、主要脉管系统和听觉皮层。该传感器除了可获取脑电图、眼电图、皮肤电活动、脉率和血氧饱和度等多个生理参数，还可以从多个外分泌汗腺分析重要代谢物。数据通过耳机无线传输，实时分析佩戴者的认知变化、压力、情绪，神经退行性疾病(如癫痫、阿尔茨海默症、帕金森)。加上传感器的电化学乳酸监测，还可区分全身性癫痫发作与心因性非癫痫和晕厥事件。https://www.nature.com/articles/s41551-023-01095-1投稿：@ZaiHuaBot频道：@TestFlightCN

科学家开发新汗液传感器 使用“分子印记聚合物”检测更多的代谢物

科学家开发新汗液传感器使用“分子印记聚合物”检测更多的代谢物尽管现在有一些皮肤穿戴式传感器可以识别汗液中的代谢物，但该技术在检测内容上是有限的，而且这些传感器通常不能重复使用。然而，一种新的传感器利用一种“分子印记聚合物”，使其更加有用。该实验装置是由加州理工学院（Caltech）的一个团队开发的，由高伟副教授领导。此前，高伟和他的团队创造了嵌入酶或抗体的传感器，这些酶或抗体与佩戴者汗液中的特定代谢物化学品发生反应。除其他事项外，某些此类化学品的异常高或低水平可以表明需要治疗的特定疾病。但不幸的是，这些酶只能检测到相对较少的代谢物。抗体的用途更广一些，但它们只能使用一次。为了寻求一种性能更好的替代品，研究人员设计了一种传感器，它包含了一种聚合物薄膜，当它与汗水接触时产生电流。重要的是，在该薄膜和皮肤之间形成的一层是经过分子印记的第二种聚合物。压印过程包括在聚合物中嵌入目标代谢物的分子，而它仍处于液体状态，允许聚合物凝固成类似橡胶的稠度，然后使用一种化学过程将分子从其中移除。所产生的是一个包含微小模塑孔的聚合物片，其大小和形状与分子完全一致。当汗水与该聚合物接触时--如果汗水中很少或没有代谢物--液体就会流过大部分开放的小孔，当它到达下面的其他聚合物时就会产生强烈的电流。然而，如果汗液中存在高水平的代谢物，这些分子将堵塞许多孔。这意味着没有那么多的汗液能够通过，所以会产生较弱的电流。因此，通过监测传感器产生的电信号，可以测量佩戴者汗液中目标代谢物的浓度--汗液中的浓度通常与血液中的浓度一致。施加微弱的电流随后会破坏堵塞孔洞的分子，从而使传感器能够被重新使用。该传感器最初确实在皮肤上施加了自己的小电流，以刺激汗液分泌。然而，由于其微流体设计只需要极少量的汗液，因此电流非常微弱，据说不会让佩戴者感到不舒服。它已经在实验室中对志愿者进行了测试，并应很快成为更大规模临床试验的对象。“这种方法使我们能够检测到一堆新的关键营养物质和代谢物。我们可以监测我们何时进食并观察营养素水平的变化，”高伟说。“它不仅监测营养物质，而且还监测激素和药物。它可以为许多健康状况提供连续监测。”有关这项研究的论文最近发表在《自然·生物医学工程》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305285.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305285.htm

AirPods可以“读脑”了？还是能同时监测汗液乳酸浓度的那种

AirPods可以“读脑”了？还是能同时监测汗液乳酸浓度的那种如此一来，得到的数据就可用于癫痫、阿尔茨海默症等神经退行性疾病的早期诊断。关键它还很小巧插入耳朵中几乎看不见，且由柔性材料制作佩戴起来也很舒适。研究人员将这款传感器的检测数据与市售脑电图设备和含有乳酸的血液样本数据进行了比较。结果证实，使用这种传感器收集的数据与现有方法检测出的结果基本一致。其实早在几个月前，苹果就为AirPods申请了一项设计专利，瞄准的就是能够监测脑电图、肌电图、心电图等生物信号这个方向。但没想到苹果这边还没啥动静，就有相关研究抢先做出来了。所以这款传感器到底长啥样？佩戴舒适且能贴合不同耳型此前临床数据已证实，监测和控制代谢物（如乳酸）水平对提高大脑功能、增强神经可塑性和血管生成方面具有促进作用。但目前将脑电信号和代谢物水平监测集成到单一可穿戴传感器设备的研究很少，尤其还是像耳机这样小巧型的。主要是因为不同传感模式的传感器之间存在串扰，继而会影响测量信号的准确性。而且在身体上找一个最佳的“共传感”位置也很重要。为了解决上述问题，来自加州大学圣地亚哥分校的研究团队研究了耳内功能结构，并使用特殊的布局设计、材料以及制造工艺，制成了这款集成的耳内传感器。耳内自然是“共传感”的绝佳位置之一，主要是因为其不仅邻近中枢神经系统、主要脉管系统和听觉皮层，还有多个外分泌汗腺，并且具有锚固结构、机械稳定。但是耳内空间极其有限、不同人的解剖结构变化很大，所以开发一种通用的耳内传感器仍是一个不小的挑战。下面来看研究人员具体是如何设计的。首先为了获得最佳集成效果，研究人员根据耳道内的功能设置了传感器的布局。他们找来了参与者进行耳汗分布测试，确定耳道内汗腺分泌较多的区域。然后将电化学电极（监测汗液中乳酸浓度）朝向这些区域。而电生理电极（监测脑电波）则朝向颞叶区域，也就是更接近脑电信号源。△白色虚线轮廓表示电化学（左）和电生理（右）电极的位置在结构上，用于监测脑电波的部分采用了3D立体设计和“发条”支撑结构，不仅保证了与不同耳型的贴合性，也进一步增大了与耳道皮肤的接触面积，从而获得更强更稳定的脑电信号。而监测乳酸浓度的部分表面覆盖了PVA凝胶层，该凝胶层具有亲水性和多孔结构，能够有效吸收和聚集汗液，提高了乳酸检测的灵敏度和稳定性。此外，传感器的制成材料大多具有耐化学性和拉伸性，蛇形线路设计也进一步提高了延展性，横向拉伸20%也能保持正常工作。为了能与大多数耳机硅胶耳套整合在一起，传感器还带有一个粘合层的平底，整体结构如下：△中间还包含SEBS材料制成的绝缘层制造过程则是采用了快速且低成本的打印-粘合-组装工艺：△传感器打印以及与电子设备黏贴组装配备传感器的耳机制成了，下面来看性能测试结果。脑电、乳酸双模精准监测先来看脑电波的传感性能。研究人员进行了阻抗测试，发现传感器与耳道界面阻抗良好；直流偏置测试结果，也显示传感器的偏置电压分布正常。眼电图测试证明传感器可用于眼电图信号的检测；听觉稳态响应测试也表明传感器可用于听觉脑电信号的检测。针对乳酸传感性能，研究人员测试了传感器的线性范围、选择性、稳定性等指标，结果也都优异。此外，串联测试表明两种传感模式可以同时工作，可以消除短暂串扰。随后研究人员又进行了人体实验，让5名参与者进行有氧运动，监测脑电波和乳酸变化。结果结果显示运动前后脑电波各频段和乳酸浓度发生一致性升高和降低，也就是实现了两种模式的连续、同步感测。总的来说，相较于现有技术，该传感器形式因子小、佩戴舒适度高、可以用于日常健康监测。但研究人员也指出该研究也存在一些局限。比如，实验仅测试了单次20分钟的急性运动，未进行长时间的持续监测，无法观察长期效应；研究仅针对健康人群，没有在特定病患群体中验证传感器的监测效果；虽然研究表明两种传感模式可以同时使用，但未完全排除串扰的影响。此外，研究人员还指出之后可以与低功耗集成电路结合，进一步提高便携性。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-023-01095-1...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390259.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390259.htm