科學家利用微流體技術測量人們的壓力狀態

2021-01-17 科技報告與資訊

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一個由美國、韓國、日本等多個國家多學科研究人員組成的國際研究團隊開發了一種多功能微流體裝置,可直接放置在皮膚上通過多種方式測量人們的壓力狀態。研究成果發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上,論文詳細描述了設備結構以及它的工作原理及使用效果。

根據之前的研究結果,人如果長期處於壓力較大的狀態下將會嚴重影響身體健康,還可能誘發糖尿病、抑鬱症、肥胖症等其他一系列問題。但處在這樣一個高速發展的社會環境中,高壓力是很多人無法避免的,因此有人提出,解決高壓力的方法可以是一種監控手段,通過實時監控提醒人們注意自己的高壓力狀態,以便人們可能採取必要的行動來減少壓力。

之前已有研究團隊開發出了皮膚粘附裝置,該裝置可以收集汗液樣本,來獲取汗液中的少量的皮質醇,皮質醇是一種可以用作表徵壓力水平的標誌物的激素。在這項新的研究中,研究人員對這些設備進行了改進,開發了一種不僅能測量皮質醇水平,而且更加舒適的設備。

為了實現人們能夠全天候佩戴測壓裝置,該裝置必須有用並且足夠舒適。因此研究人員使用柔性材料製作了該裝置,可以輕鬆的貼附在皮膚上,同時採用骨骼式的柔性網絡結構,除了皮質醇,新裝置還能測量葡萄糖和維生素C的水平,研究人員還在下面增加了電極,能夠測量出汗率和皮膚的電導率,這兩者都會隨著壓力而改變。此外他們還增加了一個無線發射器,可將所有數據發送到附近運行該設備相關應用的智慧型手機上。

研究人員在四名健康的成年志願者身上測試了他們的設備,志願者在測試期間通過不睡覺來誘發壓力,並定期進行自行車運動來出汗。為了衡量該裝置的工作效果,志願者們還被要求定期提供唾液樣本,這是測量皮質醇水平的標準方法。測試結果表明,他們的設備與唾液樣本測試結果一樣準確,這表明它可以作為一種非侵入性的壓力水平監測設備。

論文標題為《Soft, skin-interfaced microfluidic systems with integrated immunoassays, fluorometric sensors, and impedance measurement capabilities》。

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