科學家開發(fā)檢測壓力水平的傳感器，可能會在太空探索中找到用處

如果有人問你現(xiàn)在有多壓力，你會說什么?一點?很多?你不知道?

這些都是有效的響應(yīng)，但是對研究人員和醫(yī)學專業(yè)人員而言，它們不是特別有用，因為它們是主觀的并且不容易量化。盡管如此，代替一種更好的壓力測量方法，多年來常用的方法包括一個壓力調(diào)查表。問卷的主要替代方法是驗血，它可以提供定量數(shù)據(jù)，但需要訓練有素的專業(yè)人員才能抽血，而過程本身的壓力(用大針戳戳)可能會使很多人的研究結(jié)果產(chǎn)生偏差。

但是更好的事情可能就在眼前。

加州理工學院醫(yī)學工程學助理教授高偉(WeiGao)開發(fā)了一種無線汗液傳感器，該傳感器可以準確檢測皮質(zhì)醇的水平，皮質(zhì)醇是一種天然化合物，通常被認為是人體的壓力荷爾蒙。在發(fā)表在《物質(zhì)》雜志上的一篇新論文中，高和他的研究人員展示了他們?nèi)绾卧O(shè)計和制造可大規(guī)模生產(chǎn)的裝置以及其工作原理，并證明了該裝置可有效地近乎實時地檢測皮質(zhì)醇水平。

廉價而精確的皮質(zhì)醇測量裝置的開發(fā)，可以更廣泛，更輕松地監(jiān)測壓力，還可以監(jiān)測包括焦慮癥，創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙和抑郁癥在內(nèi)的其他疾病，所有這些都與皮質(zhì)醇水平的變化有關(guān)。

Gao開發(fā)的傳感器使用與他最近創(chuàng)建的另一種汗液傳感器相似的方法制備，該傳感器可以測量血流中的尿酸水平，這對于監(jiān)測心血管疾病，糖尿病或腎a臟疾病等疾病非常有用。該汗液傳感器以及高和他的團隊創(chuàng)造的新傳感器都由石墨烯制成，石墨烯是一種片狀碳。用激光蝕刻塑料片，以生成具有細孔的3-D石墨烯結(jié)構(gòu)，可以在其中分析汗液。這些孔在傳感器中產(chǎn)生了大量的表面積，這使其靈敏度足以檢測出汗液中僅微量存在的化合物。在新的傳感器中，那些微小的孔與抗體(一種對皮質(zhì)醇特別敏感的免疫系統(tǒng)分子)結(jié)合，因此可以檢測化合物。傳感器以兩種不同的方式進行了測試。在一項測試中，在六天的時間內(nèi)對志愿者的汗液進行了分析，并收集了代表皮質(zhì)醇水平的數(shù)據(jù)。在健康的個體中，皮質(zhì)醇水平每天都會上升和下降。在每個人早晨醒來并在一天中下降之后，該水平便達到峰值，而這正是傳感器檢測到的。

高說，這是一種傳感器的首a次演示，該傳感器可以無創(chuàng)地監(jiān)測皮質(zhì)醇的每日波動，并補充說，監(jiān)測患者的每日皮質(zhì)醇周期可以揭示精神健康狀況的存在。

他說：“抑郁癥患者的晝夜節(jié)律性皮質(zhì)醇與健康個體不同?！薄皩τ赑TSD患者，則是另一回事?！?/p>

在另一項測試中，記錄皮質(zhì)醇水平的變化，因為它們是對急性應(yīng)激源的反應(yīng)。這是通過兩個實驗完成的。首先，要求測試對象進行有氧運動，因為眾所周知，劇烈運動會導致皮質(zhì)醇大量增加。在第二個實驗中，測試對象被要求將手浸入冰水中，該壓力足以引起皮質(zhì)醇釋放。在兩個實驗中，傳感器都立即檢測到皮質(zhì)醇水平升高。

“我們的分析時間可能只有幾分鐘，”高說?！巴ǔ＃炑辽傩枰坏絻蓚€小時，并且需要誘導壓力的血液抽取。對于壓力監(jiān)測，時間非常重要。”

盡管高的傳感器可能會在地球上的典型醫(yī)療應(yīng)用中找到許多用途，但它也正在針對潛在的非現(xiàn)實應(yīng)用進行審查。10月，美國國家航空航天局(NASA)宣布，高(Gao)是入選參加深空任務(wù)人類健康研究的六名研究人員之一。作為該計劃的一部分，Gao將獲得資金，將傳感器技術(shù)開發(fā)成一個用于監(jiān)視宇航員壓力和焦慮的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由太空健康轉(zhuǎn)化研究所(TRISH)管理。

“我們的目標是開發(fā)一種可收集多模態(tài)數(shù)據(jù)(包括生命體征和分子生物標志物信息)的可穿戴系統(tǒng)，以獲得對深空壓力和焦慮的準確分類，”Gao說。