广东
研究背景
现有的可穿戴技术依赖于与人体的物理耦合，以建立光学、流体、热或机械测量接口。
针对这一挑战，美国西北大学John A. Rogers院士、黄永刚院士、Guillermo A. Ameer教授合作在“Nature”期刊上发表了题为“A non-contact wearable device for monitoring epidermal molecular flux”的最新论文。在本研究中，他们提出了一类全新的可穿戴设备平台，其核心原理是通过物理“去耦合”，在皮肤表面附近形成一个封闭腔室。通过皮肤逸出或进入的气化分子流会改变该腔室微环境的性质，这些变化可通过集成的无线传感器精确量化。
一个可编程的双稳态阀门动态控制腔室与外部环境的连接状态，从而在“开-关”切换中产生瞬态响应。通过分析传感器的时间序列数据，可以定量推导目标物质的进出通量。该系统具备独特功能，可用于测量人体不同部位的水蒸气、挥发性有机化合物（VOCs）和二氧化碳的通量，这些指标在临床护理或有害气体暴露监测中具有重要意义。
在健康与糖尿病小鼠的皮肤伤口愈合研究中，以及感染模型的实验中，设备检测到的通量变化展现出特征性模式，尤其在设备非接触式操作避免损伤脆弱组织的情况下，这些变化提供了关键的生理信息。
研究亮点
（1）本研究首次开发了一种基于非接触式物理“去耦合”原理的可穿戴皮肤通量监测系统，实现了对水蒸气、挥发性有机化合物（VOCs）和二氧化碳等气体在皮肤表面进出通量的连续、定量检测。与传统需要直接接触皮肤的可穿戴设备不同，该系统通过一个可动态调控的封闭腔室，利用内置无线传感器记录微环境变化，首次实现了对气态物质通量的非接触监测。
（2）实验通过集成可编程双稳态阀门，在“开放-封闭”状态之间切换，形成瞬态响应。通过对不同时间点的传感器数据进行分析，研究人员成功建立了通量与气体浓度变化之间的定量关系。
（3）该系统可用于监测皮肤屏障功能和体液流失，通过测量水蒸气通量评估皮肤状态，为皮肤病和屏障功能异常提供早期诊断手段。
（4）在挥发性有机物和二氧化碳通量监测中，设备展示了对内源性代谢物和外源性有害物的识别能力，具备环境暴露评估潜力。
图文解读
图1：用于表皮通量监测的皮肤接口系统。
图2：通过水通量测量监测皮肤屏障特性和体液流失。
图3：挥发性有机化合物（VOCs）、二氧化碳（CO₂）及外源物质的表皮通量监测。
图4：用于伤口愈合应用的挥发性有机化合物与水的外向通量监测。
结论展望
这里介绍的技术在临床护理中具有广泛的应用前景，特别是对那些皮肤屏障未成熟、受损或衰退的易感人群，如婴儿、患者和老年人。这些人群以及其他个体也可以受益于该技术提供的数据，用于引导化学或辐射灼伤以及臭氧相关皮肤损伤的分诊、治疗和监测。进一步的工程改进，包括嵌入式敷料形式，能够通过实现符合皮肤表面但又不会过于紧密的接触，来增强临床应用。挥发性有机化合物（VOCs）和二氧化碳通量的测量也能够惠及普通人群，帮助控制疾病并监测暴露于乙醇以外的有害环境因子。正如作者所述，未来的发展可能使得能够生产具有高化学选择性的EFS（表皮通量传感器），用于详细的伤口愈合诊断或早期检测影响内脏器官的各种疾病。
原文详情：
Shin, J., Song, J.W., Flavin, M.T. et al. A non-contact wearable device for monitoring epidermal molecular flux. Nature 640, 375–383 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41586-025-08825-2
来源：奇物论
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
