亞利桑那大學(xué)研發(fā)3D打印可穿戴設(shè)備：通過皮膚氣體監(jiān)測實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)持續(xù)追蹤

南極熊導(dǎo)讀：雖然可穿戴技術(shù)很有前景,，但目前基于粘合劑的使用方式還不能完全滿足醫(yī)療領(lǐng)域?qū)υO(shè)備性能和舒適度的要求,。

2025年5月17日,，南極熊獲悉,，美國亞利桑那大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過3D打印技術(shù)研發(fā)出一款全新的可穿戴設(shè)備,。該設(shè)備無需粘合劑,，具有更高的耐久性和更強(qiáng)的生理監(jiān)測能力,，能夠持續(xù)全面地記錄佩戴者的生理狀態(tài)。這款新型設(shè)備可用于檢測皮膚表面的水蒸氣和氣體排放,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與脫水,、代謝變化及壓力水平相關(guān)的生理數(shù)據(jù)的長時(shí)間跟蹤與記錄。

△3D打印可穿戴設(shè)備原理介紹

阿爾伯塔大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程副教授,、BIO5研究所成員Philipp Gutruf表示：“傳統(tǒng)的可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備通常依賴于通過粘合劑直接貼合皮膚的傳感器,，但皮膚表層會(huì)不斷更新、脫落,，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和可靠性受限,�,！�

團(tuán)隊(duì)研究員David Clausen進(jìn)一步指出：“我們開發(fā)的設(shè)備通過追蹤皮膚釋放的氣體，有效繞過了傳統(tǒng)設(shè)備粘附不穩(wěn),、傳感器堵塞等問題,，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的非侵入式、連續(xù)監(jiān)測,�,！�

△相關(guān)研究已發(fā)表在《自然通訊》，題目為“可穿戴連續(xù)擴(kuò)散皮膚氣體分析”（傳送門）

沒有粘合劑的可穿戴設(shè)備

由于皮膚角質(zhì)層的自然脫落會(huì)削弱粘合劑效果并阻礙氣體交換,，傳統(tǒng)可穿戴設(shè)備往往需要每隔幾天重新貼合一次,。而這款新型設(shè)備則采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，形態(tài)上類似一個(gè)3D打印的袖口,，可穩(wěn)定佩戴在前臂上,，無需任何粘合劑即可持續(xù)工作。內(nèi)嵌傳感器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測佩戴者排放的氣體,，并將它的濃度與外部空氣中的背景值進(jìn)行比對(duì),，從而獲取更精準(zhǔn)的生理信息。

△模擬結(jié)果示意

與以往只能提供“快照式”數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)健康類可穿戴設(shè)備不同,，Gutruf團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這款裝置可通過加密藍(lán)牙實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù),，用戶可在智能手機(jī)或計(jì)算機(jī)端連續(xù)查看。監(jiān)測精度和持續(xù)性大幅提升,，尤其適合用于長期數(shù)據(jù)分析和趨勢識(shí)別,。

Gutruf表示：“這實(shí)際上打開了一個(gè)全新的生物標(biāo)志物研究視角，例如我們現(xiàn)在可以在不打擾被測者日常生活的前提下,，持續(xù)記錄壓力或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的代謝反應(yīng)，而這在以前需要一個(gè)專門的實(shí)驗(yàn)室才能做到,�,！�

△3D打印可穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)和日常活動(dòng)中的表現(xiàn)

實(shí)際應(yīng)用與驗(yàn)證成果

在實(shí)際應(yīng)用方面,，這款設(shè)備已經(jīng)展現(xiàn)出令人期待的前景,。例如，運(yùn)動(dòng)員可在訓(xùn)練期間實(shí)時(shí)了解自身的補(bǔ)水狀態(tài)與體能負(fù)荷變化,；同時(shí),，該設(shè)備也能用于追蹤心理壓力水平以及某些慢性疾病的生理表現(xiàn)，有助于實(shí)現(xiàn)早期干預(yù),。

Gutruf指出,，通過監(jiān)測氣體中反映壓力反應(yīng)的生理信號(hào)，有望在癥狀出現(xiàn)前識(shí)別代謝紊亂的早期跡象,。這對(duì)于個(gè)性化醫(yī)療,、精神健康追蹤及慢性疾病管理而言,，具有極高的價(jià)值。

Clausen補(bǔ)充道：“我們的設(shè)計(jì)在常規(guī)的運(yùn)動(dòng)和環(huán)境波動(dòng)中依舊保持穩(wěn)定運(yùn)行,，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多日持續(xù)監(jiān)測,，無需充電，同時(shí)能夠捕捉到以往只有通過可見汗液才能得出的高價(jià)值數(shù)據(jù),�,！�

未來，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步拓展可檢測的生物標(biāo)志物種類,，并引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析算法,，使設(shè)備在提供個(gè)性化健康洞察的同時(shí)，能夠支持更長時(shí)間的數(shù)據(jù)積累與挖掘,。