2024.09.23. 加州大学圣迭戈分校Joseph Wang研究团队在《Nature Electronics》(IF=33.7) 上发表综述型文章 “Hybrid multimodal wearable sensors for comprehensive health monitoring”，介绍了用于综合健康监测的混合多模态可穿戴传感器的相关内容。传统医疗检查依赖定期面诊和昂贵的侵入性临床测试，难以收集动态诊断信息，现代可穿戴传感器可提供连续非侵入性监测，但现有可穿戴系统大多局限于单一物理或化学参数，无法提供完整健康评估。混合多模态可穿戴传感器可同时连续记录多种生物物理和生化信号，对健康监测和疾病诊断具有重要意义。
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混合多模态传感器：主要包括生化和生物物理传感器，用于记录不同生理指标，其选择特定生物标志物和物理参数取决于靶向病理生理条件，通过定制电子模块连接传感器并记录实时健康信息，可采用多种形式，如皮肤贴片、耳戴设备、眼镜、腕带等，结合定制的印刷电路板和智能系统，通过人工智能处理多维度数据，实现实时健康状态评估和疾病预测。挑战：包括电子部件小型化、信号处理、功率管理、数据融合、传感器交叉干扰、化学传感器寿命有限等。![]()
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临床环境的生物标志物和生命体征
当前的健康和保健监测系统
生物标志物和生命体征
新生儿护理：新生儿和婴儿易出现临床并发症，需要监测心电图、心率、体温、呼吸、血氧饱和度、血糖、乳酸、电解质等，混合贴片可用于新生儿败血症和黄疸的监测和管理。
运动性能和损伤：混合可穿戴贴片可用于跟踪运动员的性能和潜在损伤，监测代谢指标、心理压力、生化水平、心率、血压等参数。
心血管疾病：心血管疾病是全球主要死因，可穿戴传感器可监测心脏节律、心率障碍，但缺乏分子信息，连续监测心脏标志物、心率、心电图和血压等对预测心血管事件和控制疾病很重要。脓毒症：脓毒症是一种危及生命的疾病，及时诊断和治疗至关重要，监测宿主反应生物标志物和相关生命体征可用于跟踪脓毒症患者的快速恶化，可穿戴传感器结合人工智能工具可提供及时准确的诊断。慢性肾病：慢性肾病是一种渐进性疾病，死亡率高，可穿戴监测设备可同时监测血压、心电图、呼吸率和特定生物标志物，为个性化治疗提供机会。老年人：老年人易患神经退行性疾病，如帕金森病、阿尔茨海默病和痴呆症，可穿戴传感器可监测运动症状、脑活动和药物水平，对个性化管理和提高生活质量起重要作用，同时能连续监测多个物理和化学参数，确保健康和检测异常变化。健康和健身监测：如同时监测汗液乳酸水平和心电图的柔性表皮传感贴片、监测代谢和血流动力学参数的表皮贴片、监测脑活动和汗液乳酸的耳内传感器、监测血糖和生命体征的腕带平台等。伤口愈合监测：如监测慢性伤口生化标志物和温度的可穿戴多路复用传感平台、一次性表皮多模态聚酰亚胺条等。挑战：包括设计、材料选择、数据融合、用户接受度、监管合规和商业可行性等方面。
未来发展：结合多种生化和生物物理传感器，满足能量需求，实现高效同步的信号处理和分析，建立个性化和群体健康标记数据库，与现有生物医学设备集成，如用于新生儿护理、成人健康、军事人员健康和老年人健康管理等。路线图：未来的混合传感器将包括许多集成传感器、自主自足的电源管理模块和基于人工智能的系统，能够预测潜在健康问题和疾病早期诊断，为医疗保健提供更全面的视角，降低医疗成本，改善结果。可穿戴混合实验室贴片生物电子系统能够通过提供多模态健康信息推进健康和健康监测，随着技术的不断创新和关键挑战的解决，将对个性化健康、运动性能、士兵压力和老年健康监测产生革命性影响。
文章链接
https://doi.org/10.1038/s41928-024-01247-4
