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2026-06
研究人员 3D 打印出续航更持久的健康监测可穿戴设备
亚利桑那大学研发的这款可穿戴设备，能够更全面地呈现用户的生理状态
爱德华・韦克菲尔德（Edward Wakefield） 2025 年 5 月 18 日
亚利桑那大学的研究人员通过 3D 打印技术，研发出续航更持久的可穿戴设备 —— 该设备能更全面地呈现用户的生理状态。图片来源：亚利桑那大学。
据亚利桑那大学介绍，一项发表在《自然・通讯》（Nature Communications）上的新研究，介绍了一款续航更持久、通过 3D 打印制成且无需黏合剂的可穿戴设备，它能够更全面地呈现用户的生理状态。该设备可检测水蒸气和皮肤释放的气体，持续追踪并记录与脱水、代谢变化及压力水平相关的生理数据。
“传统的健康监测可穿戴设备依赖直接附着在皮肤上的传感器，但皮肤本身处于持续更新状态，” 菲利普・古特鲁夫（Philipp Gutruf）表示。他是亚利桑那大学生物医学工程副教授、BIO5 研究所成员，与该研究的第一作者 —— 古特鲁夫实验室的博士生兼研究员大卫・克劳森（David Clausen）共同撰写了这项研究。“这限制了获取可靠数据的时长。而我们这款能追踪皮肤释放气体的传感器，完全克服了这一局限。”
皮肤脱落会导致黏合剂粘性减弱，并堵塞传感器，因此采用黏合剂固定的可穿戴设备每隔几天就必须重新粘贴。亚利桑那大学古特鲁夫实验室的研究人员设计了一款可佩戴在前臂的设备，它外形类似小型 3D 打印腕带，可实现持续佩戴。该设备的传感器会持续检测用户释放的气体，并将其浓度与外界正常空气的浓度进行对比。
传统基于黏合剂的运动科学及健康监测可穿戴设备，往往只能记录 “快照式” 数据（即间断性数据），而古特鲁夫及其团队研发的这款设备则能提供持续的实时数据 —— 用户可通过安全的蓝牙连接，在智能手机或电脑上查看这些数据。
“这为生物标志物研究开辟了一个全新领域，” 古特鲁夫说，“例如，我们可以捕捉运动或压力状态下的代谢特征，且不会干扰受试者的正常生活。在此之前，这类检测需要一整间屋子的设备才能完成。”
借助这类设备，运动员在训练期间可监测自身的 hydration（水分补充）情况和运动强度。该可穿戴设备还能记录心理健康状况及慢性病症状，为疾病预防和治疗提供帮助。通过检测气体释放中反映压力的生理信号，甚至有助于发现早期代谢异常。
“我们设计的设备即便在日常活动和环境变化中，也能保持稳定，” 克劳森表示，“我们能够在无需充电的情况下，连续数天记录数据，同时捕捉到丰富的生理信息 —— 这些信息通常难以通过可穿戴设备获取，或需要检测明显汗液才能得到。”
研究人员计划扩大可检测生物标志物的范围，并整合先进的数据分析技术，以便在更长时间内为用户提供个性化健康洞察。
这项研究的资金支持来源于亚利桑那州技术与研究计划基金、摩尔基金会，以及古特鲁夫凭借 “2024 年达芬奇研究员”（2024 da Vinci Fellow）这一身份获得的专项奖励 —— 该头衔由亚利桑那大学工程学院授予。
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