基于汗液的可穿戴技術(shù)在代謝綜合征監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

代謝綜合征是65歲以上成年人的一種常見疾病，是發(fā)生心血管疾病和II型糖尿病的危險(xiǎn)因素。因此，急需一些追蹤病情、預(yù)防并發(fā)癥、評(píng)估癥狀和危險(xiǎn)因素的方法。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的研究人員在Communications Engineering期刊上發(fā)表了以“Opportunities and challenges for sweat-based monitoring of metabolic syndrome via wearable technologies”為題的文章。研究人員討論了基于汗液的可穿戴技術(shù)作為代謝綜合征患者潛在的監(jiān)測(cè)工具。他們還介紹了幾種可以評(píng)估的關(guān)鍵癥狀，能夠使用汗液貼片來評(píng)估炎癥標(biāo)志物、葡萄糖、鈉和皮質(zhì)醇。然后，研究人員討論了材料特性、傳感器集成和傳感器放置方面的挑戰(zhàn)，并提供了可行的解決方案來優(yōu)化它們。結(jié)合一系列建議，研究人員基于汗液檢測(cè)技術(shù)提出了一條成功開發(fā)并可靠監(jiān)測(cè)代謝綜合征的有效途徑。

盡管生物標(biāo)志物具有不同的化學(xué)類別，需要不同的分析技術(shù)，但具有多種檢測(cè)能力的集成傳感器仍有潛力。下圖展示了一種未來技術(shù)中汗液產(chǎn)生和監(jiān)測(cè)的完整周期。首先顯示了汗液是如何由汗腺產(chǎn)生并流向皮膚表面的。所提出的技術(shù)涉及一種可穿戴皮膚貼片，其結(jié)合了三種不同的技術(shù)來檢測(cè)汗液中的五種代謝生物標(biāo)志物。這些生物標(biāo)志物包括葡萄糖、乳酸、鈉、鉀和皮質(zhì)醇，相關(guān)傳感數(shù)據(jù)通過人工智能（AI）在云端持續(xù)監(jiān)測(cè)和處理。然后，這些數(shù)據(jù)被用來向用戶提供個(gè)性化的反饋和建議，例如關(guān)于健康飲食或體育活動(dòng)的建議。該圖全面概述所提出的技術(shù)，并強(qiáng)調(diào)了基于汗液的可穿戴技術(shù)以非侵入性和個(gè)性化的方式監(jiān)測(cè)人體代謝健康的潛力。

集成多種技術(shù)的可穿戴傳感器貼片，用于汗液生物標(biāo)志物分析

理想情況下，未來用于代謝綜合征的集成傳感器應(yīng)該能夠測(cè)量盡可能多的參數(shù)，以獲得對(duì)個(gè)體代謝健康的全面評(píng)估。然而，出于本研究的目的，研究人員重點(diǎn)關(guān)注五種特定的分析物（葡萄糖、鈉、C反應(yīng)蛋白、尿酸和皮質(zhì)醇），這些分析物已被確定為與代謝綜合征的診斷和管理相關(guān)。這五個(gè)指標(biāo)符合美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）于2022年發(fā)布的代謝綜合征評(píng)估的最新定義（以及過去的定義）。在這篇文章中，研究人員確定了為監(jiān)測(cè)葡萄糖、鈉和C反應(yīng)蛋白（CRP）水平而進(jìn)行的概念驗(yàn)證研究。

由于代謝綜合征具有多種臨床參數(shù)，單一傳感器能否診斷和監(jiān)測(cè)其危險(xiǎn)因素值得懷疑。在為每個(gè)參數(shù)開發(fā)傳感器時(shí)，必須從工程設(shè)計(jì)的角度考慮某些因素，例如用于監(jiān)測(cè)代謝物的最佳傳感材料，用于監(jiān)測(cè)這些代謝物的最佳身體部位，以及傳感器的穩(wěn)定性及魯棒性。

所提出的用于未來多路復(fù)用傳感器的技術(shù)正在變得成熟，能夠檢測(cè)汗液中的特定生物標(biāo)志物，并且具有魯棒性。然而，要將這些基礎(chǔ)技術(shù)轉(zhuǎn)化為全面的多路復(fù)用傳感設(shè)備，還需要進(jìn)一步的研究。此外，未來應(yīng)該開發(fā)一種集成的可穿戴智能服裝，可以收集多個(gè)相關(guān)臨床參數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)因素的數(shù)據(jù)。理想情況下，帶有集成傳感器的智能服裝應(yīng)該由舒適的面料制成，易于穿著，并允許被動(dòng)收集代謝綜合征患者的數(shù)據(jù)。

一個(gè)復(fù)雜的問題仍然沒有答案，那就是汗液分析的最佳身體部位在哪里。人體表面汗液分布的可變性和速率可能會(huì)對(duì)可穿戴汗液分析設(shè)備的準(zhǔn)確性造成問題。建議根據(jù)出汗速率和汗腺密度調(diào)整汗液采集的身體部位，以獲得更準(zhǔn)確的代謝物分析。為了提高基于汗液的代謝物分析的準(zhǔn)確性和可靠性，需要在這一領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步的研究。除了選擇一個(gè)允許無創(chuàng)和連續(xù)收集足夠汗液樣本的位置外，在選擇位置時(shí)考慮患者的舒適度和實(shí)用性也很重要。

傳感器放置在皮膚上的理想位置，以適應(yīng)不同的環(huán)境條件和汗液特性。

總而言之，基于汗液的可穿戴技術(shù)在收集與代謝綜合征及其相關(guān)疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物的關(guān)鍵數(shù)據(jù)方面具有巨大的潛力。這些可穿戴設(shè)備可以測(cè)量葡萄糖、CRP、皮質(zhì)醇和鈉水平，對(duì)于有患糖尿病和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的患者來說非常重要。雖然開發(fā)一種能夠測(cè)量所有這些生物標(biāo)志物的集成可穿戴織物是可行的，但還需要更多的研究來驗(yàn)證基于汗液的可穿戴設(shè)備的可靠性和有效性。

為了開發(fā)出更有效、更可靠的可穿戴設(shè)備，迫切需要進(jìn)一步的研究來更好地了解與主動(dòng)和被動(dòng)模式相關(guān)的汗液成分，以及其他影響因素?？紤]到出汗速率和汗腺密度等因素，還需要進(jìn)一步的研究來確定評(píng)估代謝綜合征相關(guān)代謝物的最佳和最方便的身體部位。需要進(jìn)行比較研究，以評(píng)估不同傳感器放置的準(zhǔn)確性和有效性，并為未來用于代謝綜合征監(jiān)測(cè)的可穿戴設(shè)備的開發(fā)提供信息。

最后，技術(shù)開發(fā)需要重點(diǎn)考量識(shí)別和提高監(jiān)測(cè)與代謝綜合征相關(guān)的臨床危險(xiǎn)因素的有效性。專注于基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)以在多樣化的參與者群體中驗(yàn)證監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究人員應(yīng)與開發(fā)和完成更大規(guī)模臨床研究的應(yīng)用研究小組建立聯(lián)系。這些合作必能通過識(shí)別開發(fā)中的缺陷來改進(jìn)這些技術(shù)，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)普通民眾的潛在轉(zhuǎn)化和價(jià)值。

審核編輯：劉清