南極熊導讀：雖然可穿戴技術很有前景，但目前基于粘合劑的使用方式還不能完全滿足醫療領域對設備性能和舒適度的要求。

2025年5月18日，南極熊獲悉，美國亞利桑那大學的研究團隊通過3D打印技術研發出一款全新的可穿戴設備。設備無需粘合劑，具有更高的耐久性和更強的生理監測能力，能夠持續全面地記錄佩戴者的生理狀態。這款新型設備可用于檢測皮膚表面的水蒸氣和氣體排放，進而實現與脫水、代謝變化及壓力水平相關的生理數據的長時間跟蹤與記錄。

△3D打印可穿戴設備原理介紹

阿爾伯塔大學生物醫學工程副教授、BIO5研究所成員Philipp Gutruf表示：“傳統的可穿戴健康監測設備通常依賴于通過粘合劑直接貼合皮膚的傳感器，但皮膚表層會不斷更新、脫落，導致數據采集的連續性和可靠性受限。”

團隊研究員David Clausen進一步指出：“我們開發的設備通過追蹤皮膚釋放的氣體，有效繞過了傳統設備粘附不穩、傳感器堵塞等問題，實現了真正意義上的非侵入式、連續監測?！?/p>

△相關研究已發表在《自然通訊》，題目為“可穿戴連續擴散皮膚氣體分析”

沒有粘合劑的可穿戴設備

由于皮膚角質層的自然脫落會削弱粘合劑效果并阻礙氣體交換，傳統可穿戴設備往往需要每隔幾天重新貼合一次。而這款新型設備則采用創新設計，形態上類似一個3D打印的袖口，可穩定佩戴在前臂上，無需任何粘合劑即可持續工作。內嵌傳感器會實時監測佩戴者排放的氣體，并將它的濃度與外部空氣中的背景值進行比對，從而獲取更精準的生理信息。

△模擬結果示意

與以往只能提供“快照式”數據的運動健康類可穿戴設備不同，Gutruf團隊開發的這款裝置可通過加密藍牙實時傳輸數據，用戶可在智能手機或計算機端連續查看。監測精度和持續性大幅提升，尤其適合用于長期數據分析和趨勢識別。

Gutruf表示：“這實際上打開了一個全新的生物標志物研究視角，例如我們現在可以在不打擾被測者日常生活的前提下，持續記錄壓力或運動狀態下的代謝反應，而這在以前需要一個專門的實驗室才能做到。”

△3D打印可穿戴設備在運動和日常活動中的表現

實際應用與驗證成果

在實際應用方面，這款設備已經展現出令人期待的前景。例如，運動員可在訓練期間實時了解自身的補水狀態與體能負荷變化；同時，該設備也能用于追蹤心理壓力水平以及某些慢性疾病的生理表現，有助于實現早期干預。

Gutruf指出，通過監測氣體中反映壓力反應的生理信號，有望在癥狀出現前識別代謝紊亂的早期跡象。這對于個性化醫療、精神健康追蹤及慢性疾病管理而言，具有極高的價值。

Clausen補充道：“我們的設計在常規的運動和環境波動中依舊保持穩定運行，我們已經實現了多日持續監測，無需充電，同時能夠捕捉到以往只有通過可見汗液才能得出的高價值數據?！?/p>

未來，研究團隊計劃進一步拓展可檢測的生物標志物種類，并引入先進的數據分析算法，使設備在提供個性化健康洞察的同時，能夠支持更長時間的數據積累與挖掘。

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