一种可穿戴混合腕带集成了微针和超声波传感器，能够实时持续监测多种生化标志物（葡萄糖、乳酸、酒精）和生理信号（血压、心率、动脉硬度），并在数字界面上显示和对比多模态健康数据。
这种柔性腕带能够同时监测血糖、心血管信号和酒精水平，有望通过提供单靠血糖监测无法获得的综合健康数据，彻底改变糖尿病的管理方式。
该设备由加州大学圣地亚哥分校开发，使用无痛微针持续测量皮肤下液体中的葡萄糖、乳酸和酒精，同时利用超声波传感器实时跟踪血压和动脉硬度。在对健康参与者和糖尿病前期患者进行的测试中，该腕带的准确率超过96%，与商用设备相当，同时揭示了日常活动与健康之间此前未被发现的关联。
超越血糖监测
“糖尿病的全面和有效管理不仅仅需要单一的血糖读数，”共同开发该设备的博士后研究员An-Yi Chang解释说。饮食、运动、压力和酒精都会以复杂的方式影响血糖和心脏健康，而传统监测器无法捕捉这些影响。
该腕带解决了一个关键问题：尽管糖尿病显著增加心血管疾病的风险，但目前的连续血糖监测仪并未提供任何关于心脏健康的信息。糖尿病患者罹患心脏病的风险是正常人的两倍，但在临床环境之外，他们很少接受持续的心血管监测。
技术原理
该系统在一个柔性平台上集成多种传感技术：
- 微针阵列（长度为800微米）穿透皮肤表面以采样组织液；
- 针头中嵌入了三种不同的酶，分别与葡萄糖、乳酸和酒精发生反应；
- 超声波换能器通过跟踪动脉直径变化来测量血压；
- 心电图传感器通过手腕脉搏检测心率；
- 所有传感器将数据无线传输至智能手机或计算机。
微针阵列可以轻松更换，允许用户根据需要定制佩戴时间，并减少长期使用传感器时常见的皮肤刺激。
实际表现
在测试过程中，腕带揭示了不同活动对多项健康指标的同时影响。当参与者摄入含糖饮料时，葡萄糖水平如预期上升，但设备还捕捉到了伴随的血压升高（从110/62 mmHg升至129/78 mmHg）和心率上升（从58 bpm升至71 bpm）。
更引人注目的是健康参与者与糖尿病前期参与者之间的差异。餐后，糖尿病前期患者不仅表现出更高的血糖峰值，而且乳酸水平也升高，并且需要超过60分钟才能恢复到基线水平——相比之下，健康个体仅需30分钟。他们的血压在整个日常活动中保持约高出10 mmHg。
动脉硬度：隐藏的指标
该设备的一个独特功能是通过增强指数（AIx）测量动脉硬度，这是其他可穿戴设备所不具备的。这一指标通过血压波形计算得出，反映了血管健康和心血管风险。
研究人员发现，禁食改善了动脉弹性（AIx从0.26降至0.37），可能降低心血管风险。运动也能暂时减少动脉硬度，效果因个体体能水平而异。这些洞察可能帮助糖尿病患者实时了解生活方式选择对其血管健康的影响。
酒精监测揭示个体差异
酒精传感器展示了个体对饮酒反应的显著差异。一名不饮酒者在饮用一杯葡萄酒后表现出显著的心血管变化——血压从78 mmHg升至109 mmHg，心率从62 bpm升至70 bpm。而相同量的酒精对一名经常饮酒者的生命体征几乎没有影响。
这种个性化反应数据对于面临高血压风险的糖尿病患者来说至关重要，即使适度饮酒也可能增加风险。
未来影响
研究团队设想扩展该平台以监测更多的指标，如胰岛素和皮质醇，并结合机器学习以预测健康事件的发生。太阳能或汗液供电的版本可以消除电池担忧。
对于全球5.37亿糖尿病患者而言，这项技术标志着从被动到主动健康管理的转变。通过揭示日常选择与生理反应之间的隐藏联系，腕带可以实现更个性化和有效的糖尿病护理。
该研究发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上。
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