可穿戴式皮肤二氧化碳监测

二氧化碳（CO₂）是评估呼吸功能和估算人体代谢率的关键生理指标。目前主流的CO₂监测依赖大型呼吸分析仪，需佩戴密闭面罩，无法在吃饭、睡觉或运动时长期使用，也不适合肺部功能受限者。本文提出一种新型可穿戴‘皮肤CO₂嗅探器’：它像一枚轻薄贴片，贴在前臂皮肤上，通过半开放式微型气室被动富集皮肤自然释放的极微量CO₂（约为呼出CO₂的万分之一），再利用高灵敏光电声传感器进行检测。研究人员结合有限元仿真（FEM）模型，将气室内测得的稳定CO₂浓度精准换算为皮肤CO₂通量（单位面积单位时间释放量）。在9名受试者参与的实验中，该设备同步记录静息与固定功率骑行状态下的皮肤CO₂、呼吸CO₂及代谢率。结果表明：皮肤CO₂通量与呼吸CO₂呼出速率呈强线性相关（R²=0.89），也与代谢率显著相关（R²=0.79）。这说明，尽管皮肤释放的CO₂量极小，但它真实反映全身能量代谢活动，可作为非侵入、免面罩的间接热量测定新途径。该技术无需抽血、不干扰日常活动，为长期代谢健康追踪、运动生理研究及慢性病管理提供了全新工具。