“电子皮肤”持续监测表明应激反应的九种标记

　　加州理工学院(Caltech)医学工程助理教授高伟(Wei Gao)设计了一种“电子皮肤”，可以连续监测九种不同的应激反应特征，这是一系列利用汗液识别和测量生理状况的可穿戴传感器创新设计的最新成果。

　　那些佩戴这种电子皮肤的人——一种小而薄的粘合剂，戴在手腕上，叫做CARES(综合人工智能增强电子皮肤)——可以自由地从事他们所有的日常活动，在测试过程中受到最小的干扰，这允许测量基线和急性压力水平。

　　描述CARES设备的论文题为“用于压力反应监测的物理化学传感电子皮肤”，发表在1月19日的《自然电子》杂志上。

　　压力是一个模糊的概念。我们会说“感觉有压力”或“有压力”，我们可能会把压力与身体症状联系起来:“我有压力性头痛”或“我晚上磨牙。”一定是压力太大了。”“压力”一词适用于各种感觉、症状、行为和经历。

　　汉斯·塞尔耶(Hans Selye)是1907年出生于维也纳的医生和化学家，他是第一个将压力定义为一种医学状况的人。Selye从患有不同疾病的病人那里听到了类似的抱怨，比如疲劳，食欲不振，缺乏动力，他推测所有的病人都有一个共同点:生病。他将压力定义为“身体对任何需求的非特异性反应”。

　　压力可以表现为积极的兴奋或能量，也可以表现为消极的震惊或焦虑。但是，无论人们在情感上如何感受压力，现在人们普遍认为，根据压力的严重程度和持续时间，急性和慢性压力都会损害我们的身心健康，并降低我们按照自己的意愿行事的能力。

　　正如Selye所描述的那样，压力是“非特异性的”，没有单一的生物标志物可以明确地告诉我们一个人是否有压力，或者有多大压力。然而，压力会产生一系列的身体反应，这些反应加在一起，可以提供一种独立于自我报告的压力测量方法。高正在与CARES一起监测这个星座。

　　“当一个人处于压力之下时，肾上腺素、去甲肾上腺素和皮质醇等激素会释放到血液中，”高解释说，他也是传统医学研究所的一名研究员，也是罗纳德和乔安妮·威伦斯学者。

　　汗液中含有丰富的代谢物，如葡萄糖、乳酸和尿酸，以及钠、钾和铵等电解质。这些是我们在使用可穿戴式汗液传感器上的微流体采样之前测量过的物质。

　　“CARES的创新之处在于，汗液传感器与记录脉冲波形、皮肤温度和皮肤电反应的传感器集成在一起，这些生理信号也以可预测的方式表明压力，”高说。

　　新材料进一步提高了CARES的性能。虽然以前用于汗液传感器的材料可以通过喷墨打印高效地生产，并且能够精确测量甚至非常稀缺的化合物，但这些材料在体液存在下逐渐分解。镍基化合物的引入有助于稳定酶基传感器，例如检测乳酸或葡萄糖的传感器，以及添加到检测钠或钾等生物标志物的离子基传感器中的新聚合物。

　　“添加这些新材料大大提高了传感器在长期工作中的稳定性，”高报告说。与之前的汗液传感器一样，CARES可以由电池供电，并可以通过蓝牙与手机或电脑进行无线通信。

　　CARES的另一个重要创新是增加了机器学习。由于压力以多种不同的形式出现，并刺激影响许多不同身体系统的复杂反应，因此准确解释大量数据是CARES和其他传感器有用性的关键。

　　在佩戴CARES设备的受试者中诱导压力的实验表明，该传感器准确地测量了生理(如脉搏)和化学(如葡萄糖)生物标志物的相互关系。研究对象还回答了问卷，自我报告了他们在经历剧烈运动或激烈的视频游戏等压力环境前后的焦虑感和心理压力。

　　数据显示，根据CARES的测量，自我报告的压力与其物理化学相关性之间存在明显的相关性。

　　高指出:“高要求的工作环境造成的高度压力和焦虑，比如士兵或宇航员所经历的工作环境，会严重影响表现。”“早期发现压力的严重程度可以及时干预。我们的可穿戴传感器与机器学习相结合，有可能提供实时压力水平的信息。”

　　更多信息:徐长浩等，一种用于应力响应监测的物理化学传感电子皮肤，自然电子(2024)。DOI: 10.1038/s41928-023-01116-6期刊信息:自然电子由加州理工学院提供引文:“电子皮肤”持续监测表明应激反应的九个标记(2024年1月22日)检索自2024年1月22日https://techxplore.com/news/2024-01-electronic-skin-markers-stress-response.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。