不用出汗!新型传感器实现连续代谢物的被动汗液检测

百知号 2021-10-26

传感器技术

1410 字丨阅读本文需 4 分钟

汗液分析并不新鲜,汗液的动态化学成分激发了从精英运动表现到慢性病专家的研究人员试图破译其信号的灵感。

但在日常生活中将原始汗水实时转化为“真实汗水分析”并非易事。有时气候条件不会产生足够的汗水进行分析。有时,为了获得足够的汗水而进行的高强度活动会在体液中产生化学变化,而这些变化并不代表受试者的真实状态。有时,一个人在身体上无法产生足够的汗量来使用现有技术进行分析。

这个问题在研究“正常”例行程序或因慢性疾病而变得不活跃的压力反应时尤其具有挑战性。皮质醇水平是衡量某人在特定时间所经历的生理和认知压力量的一项广泛接受的原则,但很难在受控条件之外将该原则转化为实践。

一个高度准确但舒适的传感器,现在正在现实世界条件下对人体进行概念验证试验,可能是成功解决这些障碍的系统的关键组成部分。

读取一个人的葡萄糖和皮质醇水平是目标。幸运的是,汗液传感器可能还可以胜任这项工作。

这项由总部位于达拉斯的EnLiSense LLC和德克萨斯大学达拉斯分校开发的技术非常有前途,以至于美国政府的生物医学高级研究与开发机构(BARDA) 在 2021 年 7 月的创新亮点中将其列为特色。该贴片只有 120 平方毫米,可以检测低至 1 至 3 微升的汗液量中的目标生物标志物。

与 CGM 相同但又不同

Abbott Freestyle Libre和Dexcom G6等连续血糖监测 (CGM) 设备可能是最常见的实时微流体监测示例。EnLiSense 首席执行官兼联合创始人Sriram Muthukumar与他们进行了比较,解释了 EnLiSense 的技术和营销策略。CGM 的工作原理是分析身体细胞周围组织液的变化。他们不直接测量血糖。

他们使用微针穿透皮肤并利用毛细血管作用收集静脉周围的组织液,所以如果血糖的值是x,那么组织液的值就会是y。不用关心绝对值,只要能预测x的变化到y的变化趋势就行。 CGM 使用y的变化来判断您是否处于绿色区域,例如在车道上行驶。向右或向左转向太远,是否进入低血糖或高血糖状态?

以SweatSenser为品牌的 EnLiSense 传感器背后的前提是相同的。然而,CGM 通过一种称为电流分析法的电化学过程将梯度测量为电流——其中溶液中的离子被电检测。这种安培计技巧适用于检测葡萄糖。但是对于不带电荷或带最小电荷的物质,其中包括皮质醇,Muthukumar 说这种方法行不通。

因此,EnLiSense 传感器应用法拉第感应定律,利用电测量来推断系统的化学特性,称为电化学阻抗谱 (EIS)。EIS 可以使用两种类型的传感器 -法拉第传感器,它在其电解质溶液中使用还原/氧化 (氧化还原) 试剂,或者非法拉第传感器,它不使用。EnliSense皮质醇传感器使用非法拉第方法,因为它允许以非常小的体积检测生物标志物水平的细微变化。

该传感器可以佩戴在类似手表的表带或其他非侵入式设备上,还能够一次容纳多个目标的检测条,并且没有会引起不适的微针,例如 CGM。

互补闭环研究

休斯顿大学研究员Rose Faghih渴望获得 EnLiSense 传感器。Faghih 正在使用皮肤电导反应(SCR)进行压力反应和控制实验,SCR 是电特性的可测量结果,源自汗腺活动随着压力源的变化而变化。Faghih 正在研究可以推断认知压力水平并提供实时行为建议的闭环系统。例如,她说在智能家居环境中,闭环系统可以测量居民的压力水平,并相应地改变灯光或音乐的水平以适应他们的心情。她说,拥有实时皮质醇传感器数据来为 SCR 数据添加上下文对她的研究来说是一个福音。

甚至有迹象表明,这项技术可以为肥胖症开辟新的治疗方法。

他使用过的所有皮质醇数据基本上都是每 10 分钟采集一次血样。希望这些能够商业化,或者通过合作获得,这样就可以与这些研究人员合作并使用皮质醇来推断有关大脑状态的更多信息。

EnliSense 已经在 EnLiSense 联合创始人 Shalini Prasad 的 UTD 实验室的 10 名受试者的典型工作日场景中成功测试了皮质醇和葡萄糖的同步检测。这两种物质的相互作用可能会开启肥胖症的治疗;Faghih 在皮质醇和瘦素的相互作用方面做了类似的工作。

不要出汗!连续代谢物的被动汗液检测

现实世界的诊断将要求这些多标记功能,但随着公司加强其市场战略,与已经广泛使用的 CGM 技术相比,它也可能提供一个重要的参考点。

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