Nature Electronics | 穿戴未来：AI加持下的电子皮肤，全新维度压力监测

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近年来，随着生活节奏的加快，压力管理成为了一个日益重要的话题。人们越来越关注如何有效监测和评估压力，以便更好地保护身心健康。在这一背景下，研究团队开发了一项革命性技术——CARES（artificial-intelligence-reinforced electronic skin）平台，这一平台不仅开辟了压力监测的新领域，更展示了科技在健康管理中的巨大潜力。

CARES平台是一种多层传感器贴片，结合了激光雕刻微流控模块，可直接与皮肤接触。这个系统包括多个功能单元：出汗刺激电极（装载卡巴胆碱水凝胶）、酶类生物传感器、离子选择性传感器（ISEs）、电容式脉搏传感器、电阻式皮肤电反应（GSR）传感器以及皮肤温度传感器。利用喷墨打印技术，银和碳被应用于构建连接和电极，同时采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）增强脉搏压力灵敏度和汗水储存能力。微流控模块的夹层结构设计，包含两个独立储液池，使得汗液采样和更新更为高效，实现了高分辨率的准确汗液分析。

CARES设备选取了与压力反应密切相关的六种分子生物标志物（葡萄糖、乳酸、尿酸、钠、钾和铵），并通过激光模式化的微流控技术，使得设备能够舒适地贴合在受试者手腕上，实现原位多重代谢感应。此外，研究团队还开发了一套基于机器学习的处理流程，这一流程能够利用前所未有的多模态数据，精准分类和预测压力反应，包括不同压力源的识别以及状态焦虑水平的评估。

CARES平台的效能表现令人瞩目，其在分类和预测压力状态、状态焦虑等方面的准确度超过98.0%，置信水平达到98.7%。这不仅证明了CARES平台在压力监测领域的前沿地位，也为下一代医疗保健和人类表现监测开拓了新的可能性。

这一创新技术的出现，无疑是在应对现代生活压力挑战中的一大步，为我们提供了更精准、全面的健康管理工具。

图1：CARES持续监测来自皮肤的多模态生理和生化反应，并由人工智能驱动的压力评估示意图(a)；柔性CARES传感器贴片的示意图及其主要功能：生命体征监测、出汗刺激与采样、关键代谢物和电解质检(b); CARES的分层结构示意图(c)；CARES传感器贴片贴附人体示意图，标尺条为1cm(d,e); CARES支持的机器学习（ML）处理流程，用于压力源分类以及压力/焦虑水平评估(f)

▼参考文献

[1] Ates, H.C., Ates, C. & Dincer, C. Stress monitoring with wearable technology and AI. Nat Electron 7, 98–99 (2024). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01128-w

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编译 | 朱云超

编辑 | 张娜

来源 | H. Ceren Ates

审核 | 医工学人

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