导语

皮肤作为人体最大的器官，其屏障功能健康直接关系到抵御外界刺激、维持内环境稳态的能力。然而，传统皮肤健康监测要么依赖间断性测量，难以捕捉昼夜节律带来的波动；要么存在佩戴不透气、易积汗等痛点，难以完成长期稳定的追踪监测。近日，发表于 Nature Communications 的一项研究推出了一款透气型皮肤健康分析仪（BSA），这款可穿戴设备兼具透气性与稳定性，能连续 28 天精准监测皮肤含水量（SH）和经表皮失水量（TEWL）两大核心指标。不仅为皮肤病诊断提供客观数据支撑，更能量化颗粒物（PM）等环境因素对皮肤的影响，为个性化皮肤护理与环境健康评估开辟了新路径。

01、研究背景

皮肤屏障功能的核心评估指标的是皮肤含水量（SH，反映皮肤保湿状态）和经表皮失水量（TEWL，反映皮肤屏障完整性），其异常变化与特应性皮炎（AD）等疾病密切相关。然而，当前皮肤健康监测体系存在显著局限。首先是数据时效性不足，皮肤健康参数具有固有的24小时昼夜节律，SH和TEWL水平在一天中会持续波动，这一现象在特应性皮炎患者中尤为明显，其TEWL在夜间会出现加重，仅通过单次或短期测量难以反映真实的皮肤屏障状态。其次是监测设备存在明显短板。多数商用仪器为棒状设计，无法实现24小时连续监测；而贴肤式传感器虽能贴合皮肤，却易因长时间佩戴导致汗液堆积，干扰皮肤生理状态与测量精度；而透气型传感器，虽提升了汗液蒸发效率，却易受机械摩擦和环境噪声影响，难以满足日常使用需求。最后是主观评估方法存在偏差。临床常用的SCORAD指数等评估方法依赖患者对瘙痒、睡眠干扰等症状的主观描述，数据准确性易受个体情绪与体验影响，难以客观反映皮肤真实状态。与此同时，环境因素与皮肤健康的关联研究也受限于监测技术。颗粒物（PM）、甲醛等环境污染物与特应性皮炎存在显著相关性，但患者往往难以自行识别致病因素，且缺乏能捕捉日常波动的长期监测工具，无法量化污染物暴露与皮肤屏障损伤的直接关联，这严重阻碍了环境相关皮肤病的转化研究与干预方案制定。本研究针对这些痛点，开发一款兼具透气性、长效性与精准性的可穿戴皮肤监测设备，旨在破解当前监测困境。

02、研究概述

本研究开发的透气型分析仪（BSA）以“解决长期监测中的透气与精准矛盾”为核心，通过结构创新与算法优化，实现了SH与TEWL的同步、可靠监测。BSA由传感器模块、控制板、致动器和透气腔室组成，整体重量仅13g，尺寸与智能手表相当，通过低刺激性腕带佩戴于前臂，其核心设计与性能展现出显著优势。关键创新在于透气腔室与双稳态SMA致动器的组合，既保障了测量精准度，又兼顾了长期佩戴的舒适性。

可穿戴皮肤分析仪：28天连续监测，解锁皮肤健康与环境影响的关联

图1 BSA概述

（图片来自论文）

透气腔室侧面设有通风孔，测量时关闭以隔绝环境气流干扰，测量后开启实现自然通风，避免汗液堆积，实验证实其透气性较无孔腔室提升1.6倍，能有效维持皮肤表面微环境稳定；双稳态SMA致动器采用形状记忆合金（SMA）丝与双稳态梁结构，测量时能以恒定力（约0.18N）将传感器压向皮肤，确保接触一致性，测量后自动回缩为腔室通风预留空间，且该致动器无需持续耗能维持状态，续航可达36小时，能稳定工作2000次以上，完全满足长期使用需求。

可穿戴皮肤分析仪：28天连续监测，解锁皮肤健康与环境影响的关联

图2 透气腔室与皮肤的力学行为分析及对应致动器设计

（图片来自论文）

在传感原理上，BSA实现双参数同步测量，突破了单一指标的局限。皮肤含水量（SH）测量基于瞬态热传递原理，通过加热器与两对NTC温度传感器构建温度梯度，不受化妆品、汗液等外界因素干扰，通过调整加热时间（2秒测表皮、10秒测真皮），可分别评估100μm深度的表皮含水量与1400μm深度的真皮含水量，测量误差仅3.4%，性能优于商用传感器；经表皮失水量（TEWL）测量采用闭环腔室法，通过腔室内湿度传感器捕捉水分蒸发速率，结合线性拟合算法计算TEWL值，线性度达99.5%，与标准湿杯法测量结果高度一致，且重复性优异。

可穿戴皮肤分析仪：28天连续监测，解锁皮肤健康与环境影响的关联

图3 传感器部分设计：实现SH与TEWL的可靠测量

（图片来自论文）

数据处理方面，BSA通过算法去噪与节律分析提升数据可靠性。针对淋浴、运动等场景导致的异常数据，采用DBSCAN密度聚类算法去除异常值，聚类相似度指标均超过0.93，能有效过滤环境干扰；同时通过昼夜节律分析提取SH与TEWL的日均值（MESOR）和振幅，消除生理节律波动对环境因素关联分析的影响，确保数据解读的准确性。

可穿戴皮肤分析仪：28天连续监测，解锁皮肤健康与环境影响的关联

图4 BSA 的演示

（图片来自论文）

BSA经过28天实测，展现出精准区分健康与患病皮肤的能力。研究对3名轻中度特应性皮炎患者与3名健康人进行3天连续监测，结果显示患者组的SH与TEWL呈显著负相关，且偶然概率低（相关系数r=-0.509，统计显著性p<0.01），符合皮肤屏障损伤时含水量下降、失水量升高的病理特征，而健康组无统计学意义（r=0.029，p=0.729），证明BSA能通过双参数关联分析精准评估皮肤屏障功能；在环境影响评估中，韩国PM浓度峰值期，1名受试者同时佩戴BSA与PM传感器监测14天，发现PM暴露量与TEWL日均值呈显著正相关（r=0.61，p=0.02），且高PM暴露（40-80mg/m³・day）时，皮肤屏障损伤的时间滞后效应更明显；干预效果验证则显示，通过户外戴口罩+回家淋浴的干预措施，受试者的TEWL与PM暴露的相关性显著减弱（干预前r=0.61，干预后无统计学意义），证明BSA能量化环境干预对皮肤健康的改善效果。

可穿戴皮肤分析仪：28天连续监测，解锁皮肤健康与环境影响的关联

图5 基于BSA的环境健康影响评估

（图片来自论文）

03、研究意义

这款透气型可穿戴皮肤分析仪的核心价值，在于突破了传统监测“短时效、低精准、强主观”的局限，实现了“长期连续、客观参数、环境关联”三重突破。

在临床诊断层面，它通过28天稳定监测捕捉皮肤参数的昼夜节律与长期变化，有效避免了单次测量的偶然性，为特应性皮炎等疾病的早期筛查、病情动态评估提供了量化依据，其双参数关联分析相比单一指标更具诊断特异性，能更精准地反映皮肤屏障的真实健康状态。在环境健康层面，该设备首次实现了个体水平上“污染物暴露-皮肤屏障损伤”的精准量化，为环境相关皮肤病的病因追溯、干预方案制定提供了直接数据支撑，成功填补了转化研究中的技术空白，让环境因素对皮肤健康的影响不再难以量化。在应用体验层面，轻量化、高透气、低刺激的设备设计，彻底解决了长期佩戴的舒适性问题，配合蓝牙数据传输与手机APP交互功能，无需专业操作即可实现居家自主监测，大幅提升了用户依从性，让普通大众也能轻松完成长期皮肤健康追踪。

未来，该设备有望进一步小型化以适配婴幼儿群体，同时集成PM、甲醛等环境传感器，实现“皮肤状态-环境因素”的实时联动分析，最终为敏感肌护理、环境相关皮肤病预防提供更具针对性的个性化解决方案，推动皮肤健康管理向精准化、个体化方向发展。

本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑