8455线路检测新型生物传感器可以刺激人体皮肤出汗

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压力通常被称为沉默的杀手,因为它对从心脏病到心理健康的一切都有隐秘和神秘的影响。

汗水监测型的可穿戴设备非常依赖穿戴者身体出汗,这意味着用法仅限于运动员或需要体力消耗。最近,美国辛辛那提大学的一个研究团队,通过开发一种可以刺激一小块皮肤上的汗腺的创可贴大小的装置,解决了这一问题。

The UC study used a low electric current and carbachol gel to stimulate
sweat under a sensor the size of a Band-Aid.

现在,辛辛那提大学的研究人员开发了一种新的测试方法,可以使用汗液,血液,尿液或唾液轻松简单地测量常见的压力荷尔蒙。最终,他们希望将他们的想法变成一个简单的设备,患者可以在家中使用它来监测他们的健康状况。

汗水监测型可穿戴设备,非常依赖穿戴者身体出汗。

每个人都有流汗的体验,这是正常的生理现象。但你可知道,就是这常见的汗液,却可以检测出人的身体状况。

结果发表在本月的美国化学学会传感器杂志上。我想要一些简单易懂的东西,俄亥俄州杰出学者,加州大学工程与应用科学学院电气工程教授Andrew
Steckl说。

现在可以通过排汗监测各种各样的关键化学物质,例如监测糖尿病患者的葡萄糖水平等。UC这一团队开发的设备的不同之处在于,允许生物传感器测量许多激素和化学物质,而不需要一个人通过跑步出汗。

1汗液监测成为“体液诊断”研究热点

这可能不会给你所有的信息,但它告诉你是否需要一个可以接管的专业人士,斯特克尔说。加州大学的研究人员开发出一种利用紫外线测量血液,汗液,尿液或唾液中的压力激素的装置。Steckl说,这些压力生物标志物存在于所有这些液体中,尽管数量不同。

加州大学教授Jason
Heikenfeld表示,人们长期以来都忽视了汗水,因为尽管它可以成为生物标志物的更高质量的液体,但你不可能依赖于获取这些汗液。他们的目标是,在需要的时候实现刺激出汗的方法。

用体液来检测身体情况很司空见惯,医院的化验大多依靠各类体液。其中,血液分析被认为是生物计量分析领域的黄金标准。但是,血液分析对人体具有创伤性,而且常常需要在实验室才能进行。如果要医生在几小时或者几天内持续监测血样,难度相当大。

它不仅可以测量一种生物标志物,还可以测量多种生物标志物。它可以应用于不同的体液。这就是它的独特之处,他说。

8455线路检测,UC研发团队开发的新型生物传感器

然而,汗液却提供了一种无创的替代方案。

Steckl多年来一直在纳米电子实验室研究生物传感器。最新的期刊文章是他的小组撰写的关于生物传感器的一系列研究论文的一部分,其中包括对应激生物标记物的即时诊断方法进行回顾的文章。帮助父亲解决健康危机的个人经历告诉他的研究和意见,对各种健康问题的家庭测试将是非常有帮助的。

研究人员开发了一种刺激一小块皮肤上的汗腺的方法。初步研究显示,含有卡巴胆碱化学品的凝胶成功地刺激了汗液产生。然后他们开发记忆泡沫填充物以允许生物传感器和皮肤之间的更好接触。

汗液是由汗腺分泌的一种体液,其中中包含许多与身体相关的信息,通过分析汗液里面的生化指标,我们可以更好地了解身体健康状况,例如监测心率、运动状况、水分和肌肉疲劳度。另外,汗液还能反映出一些疾病,例如汗液中的盐浓度可能与囊包性纤维症相关;而汗液中的pH值水平则可能与皮肤病或者糖尿病相关。

我不得不经常带他到实验室或医生那里进行测试以调整他的药物。我认为如果他能亲自进行测试以确定他是否遇到麻烦或只是想象事情会很好,Steckl说过。这不会取代实验室测试,但它可以告诉患者他们的位置。

最后,该团队采用了一种称为离子电渗疗法的方法,其使用微小、不可察觉的电流将少量的卡巴胆碱引入皮肤的上层。完整的过程被证明可以成功地产生基于汗液的传感器结果。

据科学家称,相对于唾液和泪液,汗液中的化学指标更加适用于健康监测。汗液像血液一样具有患者的有用信息。相对于血液来说,测试汗液还有其他的优点,例如抽一次血,你只能得到一个时间点的数据;而通过汗液,你可以检测到随着时间变化的生物标志物浓度数据,从出汗的时机、汗量以及原因,都可以看出些端倪。

UC从国家科学基金会和美国空军研究实验室获得该项目的拨款。斯特克尔说,军方研究其飞行员和其他正在推动人类表现优势的人的紧张压力。在执行任务期间,飞行员处于极大的压力之下。地面管制员希望知道飞行员何时能够正确控制任务并在灾难结束前将其拉出来,斯特克尔说。

这种新创新的最终结果可能是发展如果各种基于汗液的可穿戴生物传感器。最激动人心的是能够在某些时间段内测试某些化学物质或激素水平的微小变化。该研究小组指出,美国空军已经对这项技术感兴趣,因为它可能测量飞行员的皮质醇水平。

因此,汗液监测成为了近年来“个性化医疗”研究的潮流之一。根据市场研究公司IBISWorld的数据,基于体液检测的“生物传感器”市场仅在美国就高达880亿美元,而随着新技术的出现和竞争的加剧,这一行业在未来五年内将出现爆炸式增长。

但是,该设备具有广泛的应用,Steckl说。他的实验室正在追求商业可能性。你不会取代全面的实验室验血。这不是意图,斯特克尔说。但是,如果你能够在家里进行测试,因为你感觉不舒服并想知道你的位置,这将告诉你的病情是否有所变化。

每个人都有流汗的体验,这是正常的生理现象。但你可知道,就是这常见的汗液,却可以检测出人的身体状况。

2汗液监测的痛点:“没汗”时咋测?

该研究的第一作者,研究生毕业生Prajokta
Ray表示,她很高兴为她的博士研究如此紧迫的问题。学习。压力会在很多方面伤害我们。它会偷偷摸摸你。你不知道短暂或长时间的压力是多么具有破坏性,雷说。许多身体疾病,如糖尿病,高血压和神经或心理障碍都归因于患者所经历的压力。这就是我感兴趣的事情。

1汗液监测成为“体液诊断”研究热点

众所周知,体液中的钠离子可以检测身体的脱水情况,氯离子可以用来诊断囊肿型纤维化,葡萄糖可以来检测糖尿病。因此,越来越多的监测设备内嵌个性化定制的“生物传感器”,用于监测汗液中的各种化学物质。

雷说参加考试总能给她带来压力。她说,了解压力如何影响你个人可能是非常有价值的。压力一直是过去几年的一个热门话题。研究人员已经非常努力地开发出一种便宜,简单,有效的检测方法,并以低浓度检测这些激素,她说。这项测试有可能成为一个强大的商业设备。看到研究朝这个方向发展将会非常棒。

用体液来检测身体情况很司空见惯,医院的化验大多依靠各类体液。其中,血液分析被认为是生物计量分析领域的黄金标准。但是,血液分析对人体具有创伤性,而且常常需要在实验室才能进行。如果要医生在几小时或者几天内持续监测血样,难度相当大。

不过,据悉汗液检测技术的最大痛点是需要“依赖身体出汗”,这意味着用法仅限于运动员或需要体力消耗。

UC处于生物传感器技术的最前沿。它的实验室正在研究从创伤性脑损伤到铅中毒的各种汗液测试和即时诊断。Steckl也是UC的杰出创新者。根据Google
Scholar的说法,他的论文被引用超过13,000次。2016年,他使用鲑鱼精子(一种渔业的常见副产品)来取代用于发光二极管的稀土金属,用于新型有机LED。

然而,汗液却提供了一种无创的替代方案。

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我们是设备工程师的核心,Steckl说。我们不会回避那些我们不太了解的事情。我们寻找机会。这是电气工程师的标志。我们不够聪明,不能去我们不应该去的地方。有时候付出代价关!

汗液是由汗腺分泌的一种体液,其中中包含许多与身体相关的信息,通过分析汗液里面的生化指标,我们可以更好地了解身体健康状况,例如监测心率、运动状况、水分和肌肉疲劳度。另外,汗液还能反映出一些疾病,例如汗液中的盐浓度可能与囊包性纤维症相关;而汗液中的pH值水平则可能与皮肤病或者糖尿病相关。

辛辛那提大学Jason Heikenfeld教授与消防员Roger Rose共同测试传感器.
(Dottie Stover/UC Creative Services)

据科学家称,相对于唾液和泪液,汗液中的化学指标更加适用于健康监测。汗液像血液一样具有患者的有用信息。相对于血液来说,测试汗液还有其他的优点,例如抽一次血,你只能得到一个时间点的数据;而通过汗液,你可以检测到随着时间变化的生物标志物浓度数据,从出汗的时机、汗量以及原因,都可以看出些端倪。

3刺激出汗的生物传感器“腾空出世”

因此,汗液监测成为了近年来“个性化医疗”研究的潮流之一。根据市场研究公司IBISWorld的数据,基于体液检测的“生物传感器”市场仅在美国就高达880亿美元,而随着新技术的出现和竞争的加剧,这一行业在未来五年内将出现爆炸式增长。

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2汗液监测的痛点:“没汗”时咋测?

辛辛那提大学工程师Jason Heikenfeld教授. (Lisa Ventre/UC Creative
Services)

众所周知,体液中的钠离子可以检测身体的脱水情况,氯离子可以用来诊断囊肿型纤维化,葡萄糖可以来检测糖尿病。因此,越来越多的监测设备内嵌个性化定制的“生物传感器”,用于监测汗液中的各种化学物质。

最新发表在Lab on a
Chip《芯片实验室》期刊上的一篇论文揭示:来自美国辛辛那提大学(University
of
Cincinnati,UC)团队开发了一种能够刺激一小块皮肤上的汗腺排汗的“创可贴”,以解决“没汗”的尴尬。团队使用了含有卡巴胆碱化学品的凝胶成功地刺激了汗液产生,内嵌的记忆泡沫填充物以允许生物传感器和皮肤之间的更好接触,采用了一种称为离子电渗疗法的方法,其使用微小、不可察觉的电流将少量的卡巴胆碱引入皮肤的上层,并成功地检测到基于汗液的传感器结果。

据悉,这款设备与已经问世的“汗液检测传感器”最大不同之处在于,可以检测多种激素和化学物质,且不需要一个人通过跑步出汗。(美国空军已经对这项技术感兴趣,因为它可能测量飞行员的皮质醇水平。)

4标志着汗液传感技术的重大飞跃

研究小组认为,这项工作标志着汗液传感技术的重大飞跃;创新的最终结果可能是发展如果各种基于汗液的可穿戴生物传感器,尤其是能够在某些时间段内测试某些化学物质或激素水平的微小变化。

领衔这项研究的Jason
Heikenfeld教授表示:“人们长期以来都忽视了汗水,因为尽管它可以成为生物标志物的更高质量的液体,但你不可能依赖于获取这些汗液。我们的目标是在需要的时候实现刺激出汗的方法。想象一下,当心脏病患者已经出院了仍然可以进行监测,提前预防运动员是否会出现一定浓度的脱水状况。

参与研究的Zachary
Sonner则表示,这款设备的最终目标是解决生物医学应用的方便性和可靠性。对于像飞行员等高压力工作环境,在飞行时并不能抽血,如果采用这种传感器,就可以实时分析汗液,以了解他们的身体对压力情况的反应。

最后,在研究者看来,这款设备节省了去血液实验室或医生办公室的不必要的时间和金钱?完全值得拥有。

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