Mechano-acoustic Sensing of Physiological Processes and Body Motions via a Soft Wireless Device Placed at The Suprasternal Notch
装有高带宽三轴加速度计的安装在皮肤上的柔性电子设备可以捕获广泛的生理相关信息,包括基础身体过程的机械声信号(例如用听诊器测量的信号)和核心身体运动的精确运动学。作者设计了一种无线装置,其被设计成能放置在胸骨上切迹,用于连续测量机械声信号,包括从皮肤在大约10-3 m s-2的加速度下的微弱振动到整个身体的大运动在大约10 m s-2的振动和高达800 Hz的频率下。由于测量结果是由运动,身体朝向,吞咽,呼吸,心脏活动,声带振动和其他来源产生的一系列信号的复杂叠加,因此研究人员利用频域分析和机器学习方法,从人类受试者的日常活动中获取心率、呼吸频率、能量强度和其他基本生命体征的实时记录,以及说话时间和节奏、吞咽次数和模式和其他非常规生物标记。并且还在睡眠实验室中使用了该设备,并使用多导睡眠监测仪对测量结果进行了验证。
Lee K H, Ni X, Lee J Y, et al, Nature biomedical engineering, 1-11, 2019.
A Laser-engraved Wearable Sensor for Sensitive Detection of Uric Acid and Tyrosine in Sweat
汗液是机体正常活动的代谢产物,富含大量与健康相关的生物标志物,而基于汗液检测的智能传感器件,则具有非侵入式和实时连续监测等优势,近年来成为可穿戴健康领域的研究重点。目前的传感器不能准确地检测出低浓度的分析物,缺乏多模态传感或难以大规模制造。鉴于此,作者提出一个通过全激光加工的方式,制备了集成式多模式皮肤传感贴片的方案,以实现汗液采样,化学传感和生命体征监测。通过持续检测温度,呼吸频率和低浓度的尿酸和酪氨酸,分析相关的疾病,如痛风和代谢紊乱。为了测试传感器的性能,研究人员分别测试了正常的饮食和富含蛋白质的饮食之后,运动前后汗液的生化指标。通过富含嘌呤的膳食改变评估其在痛风监测患者和健康对照中的功能。痛风患者的汗液中尿酸水平高于健康个体,血清中的尿酸也观察到类似趋势。该智能传感器件在显示较高灵敏度的同时,兼具低成本、可大规模制备等优势,具有让病人在家中非侵入式监测痛风、糖尿病、心脑血管等疾病的可能。
Yang Y, Song Y, Bo X, et al., Nature biotechnology, 1-8, 2019.