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穿戴式电子液体传感器可检测健康生物标志物
来源:赛斯维传感器网 发表于 2020/7/29

现代医学的格局以及我们监控健康的方式正在发生变化。在过去的几十年中,发生了一场技术革命,在此过程中,电子设备几乎从眨眼间就从大型(非常丑陋)的设备缩减为令人印象深刻的小型谨慎的微型设备。现在,可将电子传感器小型化为可穿戴健康设备(WHD),并通过商业化以通过单击手表等附件上的按钮来提供各种健康措施,包括生命体征和睡眠卫生。

某些生理条件(例如运动,疾病或温度)会导致数据波动,可以通过传感器实时检测到这些波动,从而使个人处于健康和保健的中心。 但是,市售的WHD在体内发生的固有变化方面的信息很少。

代谢标志物,例如电解质和其他通过体液收集的生物分子,提供了体内平衡的更直接指标。蛋白质组学研究等通常在组学研究中采用的分析技术套件的最新进展,使科学家们能够以比以往更高的灵敏度和速度来鉴定细胞和组织中发生的小分子变化。但是,这种数据收集不是实时的,很复杂,并且通常需要采用侵入性程序来收集样品

WHD能够收集和存储有关生物,分子变化的实时信息的见解适用于人类健康和生活方式的许多领域。例如,在临床情况下,此信息可以为临床医生提供有关个人健康的更全面的视图。在运动训练中,数据可用于个性化和定制针对特定运动员的训练计划。

2019年,Technical Networks 采访了Emanuel Petricoin教授 –蛋白质组学研究的先驱–有关该领域的未来。他讨论了他的期望,即组学将“不再涉及检测方法”,而更多地在于“将检测方法结合到我们在日常生活中看到的实际应用中”,例如“可感知环境的可穿戴设备”或“植入纳米传感器”。体内”。

Petricoin的预测是正确的。塔夫茨大学的工程师们分享了他们的研究成果,他们开发了一种灵活的电子传感贴片,可以直接从汗液中以可缝在衣服上的束带形式分析汗液中的各种生物标记,包括钠,铵,pH和乳酸。这项研究今天发表在npj Flexible Electronics上。


创可贴的独特用途

传感器平台被构建为贴片,在该贴片上将线放置在商用绷带的织物纱布上,该纱布能够将汗水从贴片上的感应区域传输到贴片的背面以进行蒸发。但是,纱布的边缘是密封的,以防止汗液从 感应区域蒸发。

汗液在传感器表面被芯吸以进行实时测量,并且线程连接到无线读数电子设备,该电子设备允许实时数据采集和收集以检测和感测生物标记物。npj Flexible Electronics中的开放获取论文为理解传感器平台提供了视觉帮助。 

尿液和血液是通常用于健康监测的体液。您去看医生很少,并被要求提供一瓶汗液用于临床分析,这种情况很少见。那么为什么分析汗水的功能有用呢?

塔夫斯大学工程学院博士后,该研究的第一作者Trupti Terse-Thakoor说:“汗水是健康监测的有用流体,因为它易于获取并且可以无创地收集。”新闻稿。“我们可以在汗液中吸收的标志物也与血浆水平密切相关,这使其成为一种出色的替代诊断液。”

Terse-Thakoor和他的同事决定对人类受试者的贴片进行测试,以监测他们对运动的电解质和代谢反应。总共有七名参与者,包括健身能力各异且没有饮食限制的男性和女性。在他们进行至少30分钟的固定自行车或跑步机运动之前,将传感器应用到他们的皮肤上。在整个锻炼过程中,传感器会在五到30秒的间隔内检测到分析物的波动,该时间段与商用实时监控技术保持一致。

在受试者最大摄氧量测试中测得的分析物水平随吸氧量而波动,该测试被视为身体健康的“金标准”测试。


更大战略的一部分 

该研究提供了可行性证据,但目前缺乏严格的标准化测量和经统计验证的数据。作者在讨论稿中对此表示赞同,并建议这将是传感器开发的下一步:“可以在统计学上验证传感器在实时连续连续测量多重生物标志物方面的有效性。代替稀疏的标准化测量的基础临床试验。” 

塔夫茨工程学院电气与计算机工程学教授,该书的相应作者萨默尔·桑库萨莱(Sameer Sonkusale)说,研究人员开发的传感器补丁是“更大战略”的一部分,该战略将制造“完全灵活的基于线程的电子设备”。研究。

电子服装作为健康设备是否具有未来性,还是比我们想象的要早?其背后的“仍在不断涌现的”技术以及诸如Terse-Thakoor及其同事的研究之类的研究项目有许多障碍需要克服,但是正如Dias和Cunha在其《可穿戴健康设备-生命体征监测,系统和技术》一文中写道: [WHD]有望“克服挑战”并“在接下来的几年中产生更大的影响”进入消费市场。


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