摘要：RSearchers开发了第一个可穿戴设备，用于测量从皮肤发出并吸收的气体。通过分析这些气体，该设备提供了一种评估皮肤健康的全新方法，包括监测伤口，检测皮肤感染，跟踪水合水平，量化暴露于有害环境化学物质的情况等。...
西北大学的研究人员开发了第一个可穿戴设备，用于测量皮肤发出并吸收的气体。
通过分析这些气体，该设备提供了一种评估皮肤健康的全新方法，包括监测伤口，检测皮肤感染，水合水平，量化暴露于有害环境化学物质的情况等。
新技术包括一系列传感器，这些传感器精确地测量了温度，水蒸气，二氧化碳的变化（CO）2）和挥发性有机化合物（VOC），每个化合物都可以对各种皮肤状况和整体健康有宝贵的见解。这些气体流入设备内的一个小腔室，该腔室悬停在皮肤上方，而无需实际触摸它。这种无接触的设计对于收集有关脆弱皮肤的信息而不干扰精致的组织特别有用。
该研究将于周三（4月9日）发表在《大自然》杂志上。该论文展示了该设备在小动物和人类中的功效。
该研究共同领导的西北地区约翰·A·罗杰斯（John A. Rogers）说：“该设备是我们实验室可穿戴电子设备的自然演变，可以收集和分析汗水。” "In that case, we were analyzing sweat to learn about the wearer's overall health. While useful, that method requires pharmacological stimulation of sweat glands or exposure to a hot, humid environment. We started thinking about what we could capture from the skin that is naturally occurring all the time. It turns out there are all kinds of things coming off the surface of the skin -- water vapor, carbon dioxide and volatile organic compounds -- that can be correlated to基本的生理健康。”
“这项技术有可能改变临床护理，特别是对于弱势群体，包括新生婴儿，老年人，糖尿病患者以及其他皮肤受损的患者，”西北的Guillermo A. Ameer说。 “我们的设备的美之处在于，我们找到了一种完全新颖的方法来评估皮肤的状态，而不必与伤口，溃疡或擦伤接触。此设备是测量气体变化并将这些变化与皮肤状态相关联的第一步。”
罗杰斯（Rogers）是一位生物电子先驱，是路易斯·辛普森（Louis Simpson）和金伯利·奎里（Kimberly Querrey）材料科学与工程学，西北西北部的生物医学工程和神经外科手术 - 西北麦考密克工程学院（McCormick of McCormick）工程学院任命，费恩伯格（Feinberg）和费恩伯格医学院（Feinberg School of Medicine of Medicine）以及Querrey Simpson Insterict for Qiocpson Insterics。阿米尔（Ameer）是麦考密克（McCormick）的丹尼尔·黑尔·威廉姆斯（Daniel Hale Williams）生物医学工程教授，费恩伯格（Feinberg）的外科教授，也是新成立的Querrey Simpson Regenerative Engineering Institute in Northwestern University（QSI Renu）。罗杰斯（Rogers）和阿米尔（Ameer）与扬冈·黄（Jangan）和玛西娅·阿坎巴赫（Marcia Achenbach）机械工程学教授和民用与环境工程教授共同领导了这项研究。
在家赋予患者权力
皮肤的最外层被称为皮肤屏障，是人体从外部环境中的第一道防线。它通过防止过度的水分流失来维持水合，并充当侵蚀剂，细菌和紫外线辐射的障碍。当皮肤屏障被损害时，它可能导致水分流失增加（称为旋转皮肤的水损失或TEWL），皮肤敏感性以及感染的风险以及湿疹和牛皮癣（如湿疹和牛皮癣）。
Feinberg的Walter J. Hamlin皮肤病学教授兼皮肤病学系主任艾米·帕勒（Amy Paller）博士说：“皮肤对于保护我们免受环境至关重要。” “这种保护功能的一个主要要素是皮肤屏障，其特征在于，紧密编织的蛋白质和脂肪集合，可将水加入以及刺激性，毒素，微生物和过敏原。”
通过水蒸气和皮肤气体排放的变化，医疗保健专业人员可以瞥见患者皮肤障碍的完整性。尽管确实存在测量水蒸气损失的技术，但它们是大型繁琐的机器，主要居住在医院环境中。另一方面，紧凑的可穿戴设备旨在帮助医生远程监测患者，并赋予个人在家中控制自己的皮肤健康。
Paller说：“测量皮肤屏障完整性的金标准是一种大型仪器，具有间歇性地触摸皮肤的探针，以收集有关跨塞皮皮物质流失的信息，或者是通过皮肤通量通过皮肤的通量。” “拥有一个可以远程，连续或由研究人员编程的设备，并且在睡眠期间不扰动患者，这是一个重大进展。”
设备如何工作
该设备仅测量两厘米长，长度为一厘米，包括一个腔室，一个传感器，可编程阀，电子电路和一个小的可充电电池。腔室没有直接接触皮肤，而是在其上方徘徊了几毫米。
罗杰斯说：“传统的可穿戴传感器依靠与皮肤的身体接触，从而限制了它们在敏感情况下的使用，例如伤口护理或皮肤脆弱的人。” “我们的设备通过在皮肤表面上方创建一个小的，封闭的腔室来克服这一限制。”
自动阀打开并关闭该腔室的入口 - 该函数可以动态控制封闭的腔室和周围环境空气之间的访问。当阀门打开时，气体会流入或流出腔室，使设备能够建立基线测量。然后，当阀迅速关闭时，它会在腔室内捕获气体。从那里开始，一系列传感器测量气体浓度随时间的变化。
罗杰斯说：“如果我们的设备不包含可编程阀和时间动力的测量方法，以实时的方式量化皮肤外和皮肤的通量，那么这些系统可能会被这些物种浓度的变化所混淆，这些浓度在周围环境中自然会变化。” “具体来说，如果阀一直打开，传感器将检测到这些变化 - 不是因为与皮肤相关的任何东西。另一方面，如果阀门始终关闭，则它将以一种无法解释环境因素的方式扰动自然通量。对于潜在的危险环境中的工人来说，它有助于对那些造成危险的危险造成危险的危险，从而使危险危险地造成了危险的范围。
伤口护理的理想
使用蓝牙，该设备将这些数据直接发送到智能手机或平板电脑以进行实时监视。这些快速的结果可以帮助卫生保健工作者为伤口管理和管理抗生素做出更加明智的和更快的决定。
因为水蒸气增加了2VOC与细菌的生长和延迟的愈合有关，监测这些因素可以帮助护理人员更早地发现感染，并更加自信。
阿米尔（Ameer）说：“开处方伤口的抗生素可能有点。” “有时候很难说出伤口是否被感染。显然，这可能为时已晚，病人可以发展败血症，这是非常危险的，这是非常危险的。为了避免这种情况，医生规定了各种抗生素的范围。这可能会导致抗生素耐药性，这是抗生素的抗生素，这是一个越来越多的抗生素，这是一个持续的疾病，并在医疗保健中逐渐受到伤害。重要的兴趣。”
尽管连续监测对于所有类型的伤口都很重要，但对于糖尿病患者来说尤为重要。 Ameer先前已经制定了各种策略，包括抗氧化剂凝胶和再生绷带，用于治疗糖尿病性溃疡。就在两年前，Ameer与Rogers合作创建了第一个瞬态电子绷带，该电子绷带使用电刺激加速伤口愈合。新的可穿戴设备提供了另一种工具，可以帮助这些脆弱的患者避免危险的副作用。
Ameer说：“糖尿病性溃疡是全球下肢截肢的第一起非创伤的原因。” “有时候可能会闭合伤口，但是皮肤屏障功能还没有完全恢复。我们的设备可以精确测量发射的气体，这提供了有关皮肤屏障功能的有用信息。”
评估驱虫剂，乳液的功效
创新的新技术不仅为伤口愈合和皮肤健康提供了前所未有的见解，而且还可以为监测驱虫剂，皮肤霜和旨在改善皮肤健康的全身药物的功效的进步铺平道路。
公司2VOC是吸引蚊子和其他害虫的气体。因此，测量皮肤的这些排放可以帮助研究人员理解并可能减轻蚊子的吸引力。新设备还可以使皮肤科医生及其患者能够测量乳液和乳霜穿透皮肤的速度，这可以提供对皮肤渗透性和屏障功能的见解。这些数据还可以帮助其他研究人员开发更有效的透皮药物输送系统，监测系统递送药物对皮肤疾病的影响，并评估化妆品和个人护理产品的安全性。
接下来，西北团队计划完善设备的功能，包括添加一个传感器来pH值的变化，并以化学选择性提高为器官功能障碍和其他疾病而开发气体传感器。
罗杰斯说：“这个不寻常的可穿戴平台为思考和了解皮肤健康提供了一种新的方式。” “这项技术不仅涉及测量皮肤的气体和相应的特征。这是关于预测整体健康，防止感染和疾病，并创造一个未来，在这种情况下，个性化护理是由实时，非侵入性，连续的健康通过新的参数收集的收集来驱动的，这些参数的收集可以补充那些可以捕获的那些可以被传统的可穿戴能力捕获的参数。”
