可穿戴装置可同时测量葡萄糖、酒精和乳酸

  加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了一种可穿戴装置,可以持续实时监测多种健康状况,例如葡萄糖、酒精和乳酸水平。

可穿戴装置可同时测量葡萄糖、酒精和乳酸

  这意味着用户可以测量血糖水平,知道自己是否喝得太多,并在锻炼期间跟踪肌肉疲劳程度,而所有这些都可以通过一个佩戴在皮肤上的小装置来实现。

  这个装置大约有硬币大小。它通过一种类似 Velcro 的微型针贴在皮肤上,每个微型针大约是人类头发宽度的五分之一。佩戴该装置不会感到疼痛;微针几乎不用穿透皮肤表面来感知间质液中的生物分子,间质液是皮肤下细胞周围的液体。该装置可以戴在上臂,并通过无线方式将数据发送到智能手机应用程序上。

  加州大学圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的研究人员在本月《自然生物医学工程》论文中描述了他们的装置。

  加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授、中心主任JosephWang说:“这就像一个完整的皮肤实验室,它能够同时持续测量多个生物标志物,可让用户在进行日常活动时监测他们的健康状况。”

  大多数商业健康监测仪,如糖尿病患者的血糖监护仪,仅测量一个信号。研究人员说,这样做的问题在于,它遗漏了可以帮助糖尿病患者更有效地控制疾病的信息。监测酒精水平很有用,因为饮酒可以降低血糖水平。

  了解这两个水平可以帮助糖尿病患者避免饮酒后血糖过低。结合有关乳酸的信息(可以在运动期间作为肌肉疲劳的生物标志物进行监测)也很有用,因为身体活动会影响身体调节葡萄糖的能力。

  实验室纳米工程博士生Farshad Tehrani说:“通过我们的可穿戴装置,人们可以看到血糖升高或降低与饮食、运动和饮酒之间的相互作用,这也会提高他们的生活质量。”

  可穿戴装置由连接在电子装置外壳的微针贴片组成。微针尖端的不同酶与间质液中的葡萄糖、酒精和乳酸发生反应。这些反应产生小电流,这些电流由电子传感器进行分析,并与研究人员开发的应用程序进行无线通信。结果将实时显示在智能手机上。

  使用微针的一个优点是它们直接对间质液进行采样,研究表明,在这种液体中测量的生化水平与血液中的水平有很好的相关性。

  微针贴片是一次性的,可以从电子外壳上拆下,方便更换。可重复使用的电子外壳包含电池、电子传感器、无线发射器和其他电子元件。该装置可以在任何用于手机和智能手表的无线充电板上充电。

  将所有这些组件集成到一个小型无线可穿戴装置中是该团队面临的最大挑战之一。它还需要一些巧妙的工程设计,将可重复使用的电子装置(必须保持干燥)与微针贴片(暴露于生物液体中)结合起来。

  同时也是加州大学圣地亚哥分校可穿戴传感器中心联合主任的 Mercier 说:“这是一个完全集成的系统,任何人都可以佩戴。”

  这种可穿戴装置在五名志愿者身上进行了测试,他们在锻炼、吃饭和喝酒时都将装置戴在上臂。该装置用于持续监测志愿者的葡萄糖水平,同时监测他们的酒精或乳酸水平。该装置所测得的葡萄糖、酒精和乳酸水平与在实验室进行的商业血糖监测仪、呼气分析仪和血乳酸测量结果非常吻合。

  Farshad Tehrani 和另一位共同第一作者 Hazhir Teymourian共同创立了一家名为 AquilX 的初创公司,以开发用于商业化的技术。接下来的步骤包括测试和改进微针贴片在更换之前可以使用多长时间。该公司还对在装置中添加更多传感器以监测患者药物水平和其他健康信号的可能性感到兴奋。

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