基于汗液的可穿戴技术在代谢综合征监测应用中的机遇和挑战
2023-07-23 15:51:49   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

代谢综合征是65岁以上成年人的一种常见疾病，是发生心血管疾病和II型糖尿病的危险因素。因此，急需一些追踪病情、预防并发症、评估症状和危险因素的方法。

据麦姆斯咨询报道，近日，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员在Communications Engineering期刊上发表了以“Opportunities and challenges for sweat-based monitoring of metabolic syndrome via wearable technologies”为题的文章。研究人员讨论了基于汗液的可穿戴技术作为代谢综合征患者潜在的监测工具。他们还介绍了几种可以评估的关键症状，能够使用汗液贴片来评估炎症标志物、葡萄糖、钠和皮质醇。然后，研究人员讨论了材料特性、传感器集成和传感器放置方面的挑战，并提供了可行的解决方案来优化它们。结合一系列建议，研究人员基于汗液检测技术提出了一条成功开发并可靠监测代谢综合征的有效途径。

尽管生物标志物具有不同的化学类别，需要不同的分析技术，但具有多种检测能力的集成传感器仍有潜力。下图展示了一种未来技术中汗液产生和监测的完整周期。首先显示了汗液是如何由汗腺产生并流向皮肤表面的。所提出的技术涉及一种可穿戴皮肤贴片，其结合了三种不同的技术来检测汗液中的五种代谢生物标志物。这些生物标志物包括葡萄糖、乳酸、钠、钾和皮质醇，相关传感数据通过人工智能（AI）在云端持续监测和处理。然后，这些数据被用来向用户提供个性化的反馈和建议，例如关于健康饮食或体育活动的建议。该图全面概述所提出的技术，并强调了基于汗液的可穿戴技术以非侵入性和个性化的方式监测人体代谢健康的潜力。

集成多种技术的可穿戴传感器贴片，用于汗液生物标志物分析

理想情况下，未来用于代谢综合征的集成传感器应该能够测量尽可能多的参数，以获得对个体代谢健康的全面评估。然而，出于本研究的目的，研究人员重点关注五种特定的分析物（葡萄糖、钠、C反应蛋白、尿酸和皮质醇），这些分析物已被确定为与代谢综合征的诊断和管理相关。这五个指标符合美国国立卫生研究院（NIH）于2022年发布的代谢综合征评估的最新定义（以及过去的定义）。在这篇文章中，研究人员确定了为监测葡萄糖、钠和C反应蛋白（CRP）水平而进行的概念验证研究。

由于代谢综合征具有多种临床参数，单一传感器能否诊断和监测其危险因素值得怀疑。在为每个参数开发传感器时，必须从工程设计的角度考虑某些因素，例如用于监测代谢物的最佳传感材料，用于监测这些代谢物的最佳身体部位，以及传感器的稳定性及鲁棒性。

所提出的用于未来多路复用传感器的技术正在变得成熟，能够检测汗液中的特定生物标志物，并且具有鲁棒性。然而，要将这些基础技术转化为全面的多路复用传感设备，还需要进一步的研究。此外，未来应该开发一种集成的可穿戴智能服装，可以收集多个相关临床参数和风险因素的数据。理想情况下，带有集成传感器的智能服装应该由舒适的面料制成，易于穿着，并允许被动收集代谢综合征患者的数据。

一个复杂的问题仍然没有答案，那就是汗液分析的最佳身体部位在哪里。人体表面汗液分布的可变性和速率可能会对可穿戴汗液分析设备的准确性造成问题。建议根据出汗速率和汗腺密度调整汗液采集的身体部位，以获得更准确的代谢物分析。为了提高基于汗液的代谢物分析的准确性和可靠性，需要在这一领域进行进一步的研究。除了选择一个允许无创和连续收集足够汗液样本的位置外，在选择位置时考虑患者的舒适度和实用性也很重要。

传感器放置在皮肤上的理想位置，以适应不同的环境条件和汗液特性。

总而言之，基于汗液的可穿戴技术在收集与代谢综合征及其相关疾病相关的生物标志物的关键数据方面具有巨大的潜力。这些可穿戴设备可以测量葡萄糖、CRP、皮质醇和钠水平，对于有患糖尿病和心血管疾病风险的患者来说非常重要。虽然开发一种能够测量所有这些生物标志物的集成可穿戴织物是可行的，但还需要更多的研究来验证基于汗液的可穿戴设备的可靠性和有效性。

为了开发出更有效、更可靠的可穿戴设备，迫切需要进一步的研究来更好地了解与主动和被动模式相关的汗液成分，以及其他影响因素。考虑到出汗速率和汗腺密度等因素，还需要进一步的研究来确定评估代谢综合征相关代谢物的最佳和最方便的身体部位。需要进行比较研究，以评估不同传感器放置的准确性和有效性，并为未来用于代谢综合征监测的可穿戴设备的开发提供信息。

最后，技术开发需要重点考量识别和提高监测与代谢综合征相关的临床危险因素的有效性。专注于基础技术开发以在多样化的参与者群体中验证监测技术的研究人员应与开发和完成更大规模临床研究的应用研究小组建立联系。这些合作必能通过识别开发中的缺陷来改进这些技术，同时增强对普通民众的潜在转化和价值。

论文信息：https://www.nature.com/articles/s44172-023-00097-w

延伸阅读：

《电子皮肤贴片技术及市场-2022版》

《可穿戴技术及市场-2023版》

《电子织物和智能服饰技术及市场-2023版》

《可穿戴传感器技术及市场-2022版》