文 | 学术头条

近年来，可穿戴传感器与远程医疗、医疗物联网和精确医疗等概念交织在一起，它们能提供主动和远程监测生理参数的功能，可以连续产生健康数据，增强佩戴者的自我监测依从性和护理质量。

使用无创可穿戴传感器监测单个物理参数，在市面上已有不少产品应用，如心电图、血压（BP）以及生化参数，如血糖等，同时业界也在探索多传感器结合方案，例如将心电图电极与乳酸或葡萄糖传感器相结合，就能监测运动员的心血管表现、新陈代谢、电解质平衡或体温。

然而，使用集成的混合可穿戴传感器对心血管参数，特别是对血压与生物标志物水平的相关性进行深入研究仍然没有得到进一步探索。

今天，来自加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发了一种柔软、有弹性的皮肤贴片，它可以贴在脖子上，在测量佩戴者的葡萄糖、乳酸、酒精或咖啡因水平的同时，持续跟踪血压和心率。

图｜将贴片贴在脖子上可提供最佳读数（来源：UC San Diego）

这是第一款能同时监测心血管信号和人体多种生化水平的可穿戴设备，该研究成果于 2 月 16 日发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上，通过集成的可穿戴设备进行连续、同步的声学和电化学传感，人们将对人体日常活动反应有更丰富的理解。

这种神奇贴片将非常有助于有潜在疾病的人定期监测自己的健康状况，还将成为远程病人监测的一种很好的工具，特别是在 COVID-19 大流行期间，当人们尽量减少亲自到诊所就诊的情况下。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授、该研究的合著者 Joseph Wang 表示：“新颖之处在于，我们采用了完全不同的传感器，并将它们合并到一个像邮票一样小的平台上。这款可穿戴设备能以非侵入性的方式收集大量健康信息，而不会造成不适或日常活动中断。”

心率（HR）和血压（BP）是人体最重要的两个生命体征，能动态、直接地反映人体的生理状态。这些心血管参数可能受到各种生物标志物浓度波动的影响，比如运动、压力或食物、饮料和药物的摄入等，这些活动可能导致突发的、甚至致命的身体征兆。

因此，同时应用血压、化学传感可能具有临床价值，特别是对于有潜在健康隐患的人，如老年人、肥胖者或受糖尿病和心血管疾病影响的人，因为他们对正常日常活动或饮食的生理反应最为明显。

同时监测心血管参数和生物标志物水平还能对许多疾病的预防、诊断和治疗都有很大的帮助。

例如急性和致命的败血性休克，通常包括血压突然下降伴随血乳酸水平迅速升高，以及低血糖或高血糖引起的低血压或高血压，这会增加糖尿病患者中风、心脏病、视网膜病和肾病的风险。

使用一个可穿戴设备跟踪代谢物和血流动力学参数可以提高患者的自我监测能力，因为它简化了使用多种设备测量这些参数的复杂过程，从而间接预防危险的心脏病事件和挽救生命。

另外，将多种传感模式组合成一个小型化的皮肤适形可穿戴设备也有额外的优势。

例如，危重病和早产儿需要持续监测各种身体状况，从低血糖和败血症样感染到心脏直视手术，需要持续监测血压和乳酸或葡萄糖水平。目前可用的新生儿监护系统需要在他们微小的身体上应用多个，通常是侵入性的传感器，涉及将导管插入患者动脉深处，并将患者束缚到多台医院监护仪上，这些传感器与笨重的仪器连接在一起，对父母和婴儿来说都是一种痛苦的方式。

而通过将不同的传感方式集成到一个柔软的、皮肤上的贴片时，从新生儿到老年的易受伤害的患者就能方便地进行检测，而不会有任何不适或痛苦的情况。

这种新颖的传感器贴片是两个实验室跨学科的产物，由加州大学圣地亚哥可穿戴传感器中心和加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授徐升的实验室合作完成。

Joseph Wang 兼任加利福尼亚大学圣地亚哥分校纳米工程系主任和可穿戴传感器中心，他一直致力于开发新型纳米生物电子学和传感技术，能够同时监测人体内的多种信号——化学、物理和电生理。而徐升的实验室一直在开发柔软、有弹性的电子皮肤贴片，可以监测身体深处的血压。

通过联手，研究人员们得以创造了第一个灵活、可伸缩的皮肤贴片，并结合了化学传感（葡萄糖、乳酸、酒精和咖啡因）和血压监测。