2024年首篇！新突破，新方向！高伟团队开发多模态电子皮肤，开辟心理健康新篇章

精神压力是一个全球性的问题，尤其是在新冠疫情之后，心理健康问题如焦虑症和抑郁症的显著增长加剧了对心理健康的意识。然而临床评估心理压力的主要方法依赖于主观调查和临床问卷，这些方法过程繁琐需要进行大量的后续跟进，且容易受到个人认知偏差的影响。

2024年1月19日，加州理工学院医学工程系高伟教授与博士生许昌浩、博士后宋宇等在Nature Electronics 杂志在线发表题为 “A physicochemical-sensing electronic skin for stress response monitoring” 的研究文章，该研究开发了结合生理与生化数据的多模态电子皮肤CARES，实现长时间连续监测与心理压力的精准评估，为有效理解、评估和应对压力相关心理障碍提供了新方向。

压力是现代社会最常见却也是最难以根治的问题，全球范围内的人们在新冠疫情后尤其感受到了其影响，焦虑和抑郁等心理障碍的增加凸显了对心理健康意识和有效评估方法的迫切需求。尽管公众对心理健康问题的认识不断增强，但面对这些挑战的资源和解决方案仍显不足。目前，心理压力的评估主要依赖于主观调查和临床问卷，这虽然提供了一定的解决方案，但过程繁琐且依赖大量后续跟踪，给专业人员带来了巨大的负担。自我报告的数据由于个人感知和记忆的偏差，可能导致诊断不准确或因个人的心理抵触而延误诊断。因此，迫切需要开发更加客观、可靠和易于扩展的方法，以补充现有的评估体系，更好地理解、监测和处理心理压力，应对现代社会中日益增长的心理健康挑战。

电子皮肤作为模仿人类皮肤功能的柔性可穿戴设备，利用多种传感器和材料来捕捉复杂的生物学反应。传统的商业可穿戴设备常常无法全面捕捉与压力相关的生理和心理因素，因为它们通常只依赖于物理传感器，忽视了生理与心理之间的相互作用以及个体对压力反应的差异。CARES平台通过整合多模态传感器，能够同时测量更广泛的生理和生化信号，从而提供更细致和全面的压力评估，有助于链接观察到的心理压力症状与潜在的生物标记物之间的关系。

此外， CARES系统在设计上解决了长期连续佩戴中的稳定性问题，这对于收集可靠的多模态数据至关重要。物理传感器经过特殊设计，以减少日常活动中的运动噪声对数据准确性的影响，确保与皮肤紧密贴合。生化传感器方面，通过改进材料和工艺，CARES解决了在体液中保持信号稳定性的挑战。这些新开发的传感器能在汗液中实现超过100小时的稳定监测，并在日常生活以及受控压力条件下提供24小时以上的连续多模态监测，实现了可穿戴技术在临床和商业应用方面的重大进步。

图|用于心理健康监测的电子皮肤CARES平台

为了高效处理和分析CARES平台收集的多模态物理化学数据，研究团队开发了一个机器学习架构，专注于执行包括压力检测、压力类型分类和焦虑水平预测等关键任务。这项技术展示了机器学习将多模态数据转换为精确、量化的心理健康监测信息的强大能力，能够准确地分析人体对不同类型压力源的反应，使得心理健康的客观和定量分析成为可能。这一技术不仅标志着管理个人压力和焦虑的可能性，还为以人工智能为驱动的可穿戴电子产品在个性化医疗领域的未来发展和广泛商业应用铺平了道路。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41928-023-01116-6

转自：“iNature”微信公众号

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