智慧戒指再進化：CHARM可同步監測多項生化指標
科技產業資訊室 (iKnow) - 廖雅韻 發表於 2026年8月5日
圖、智慧戒指再進化：CHARM可同步監測多項生化指標
智慧戒指近年備受矚目，Oura、Samsung、Ultrahuman 等品牌已能監測體溫、睡眠、心率變異性與血氧等「生物物理訊號」，卻無法捕捉人體的「生化分子與代謝變化」。為彌補此一監測缺口，美國加州大學聖地牙哥分校團隊研發出全整合生化智慧戒指「CHARM」，相關成果發表於《Nature Communications》期刊。
CHARM的核心突破是「被動式滲透汗液抽取」技術。過往汗液感測器多需運動或電刺激才能運作，CHARM 則利用水凝膠引發的滲透壓差，實現完全被動且持續的監測：戒指左半側的水凝膠接觸皮膚後，高達2800 kPa的滲透壓會被動抽取皮下汗液，流速達100至150 nL/min。微流道通道設計使單次貼片的有效採樣時間可達約10小時。
此外，研究團隊也發現，由於滲透壓驅動屬於依滲透濃度而定的物理性質，不受日常活動（如步行、長時間久坐）影響，因此在受試者進行不同活動時，四種生化訊號的感測讀值仍能維持穩定，顯示滲透式汗液採集能有效降低流速波動對感測精準度的干擾。
CHARM 可連續監測多達六種生化指標，涵蓋葡萄糖、酮體（Ketone）、乳酸、酒精、尿酸與維生素C，最多同時運行四個感測器以避免電極間電壓降過大。單靠血糖無法解釋複雜的糖尿病譜系，同時追蹤血糖與酮體可估算「血糖-酮體指數（Glucose-ketone Index, GKI）」，作為評估代謝狀態的參考；酒精可能引發延遲性低血糖，乳酸則與無氧代謝相關，協同監測讓使用者獲得更即時的代謝資訊。
要將整套生化檢測系統整合至僅重5.1公克、外徑3.0公分的戒指中，硬體微型化與系統整合極具挑戰。戒指右半部配置團隊自行研製的軟性氧化銀—鋅（Zn–AgO）電池，以及超微型雙層聚醯亞胺軟性印刷電路板（polyimide-based flexible printed circuit board, F-PCB）。其中，電池的理論陰極比容量達423 mAh g⁻¹，並透過網版印刷技術製作於可延展基材上，即使彎折360度，仍可維持穩定的輸出電壓。
F-PCB則整合用於電化學感測的恆電位儀，以及負責系統控制與低功耗藍牙傳輸的微控制器，並採用週期性節能運作模式。系統每完成一次感測與資料傳輸後，即進入約8分鐘的深度休眠狀態，使平均運作電流降至僅0.83 mA，可連續運作超過12小時。
研究團隊以第一型糖尿病（Type 1 Diabetes, T1D）患者及健康受試者進行人體測試，並透過個人化校正公式，將汗液感測電流換算為相對應的血液濃度。結果顯示，CHARM推估的血糖值與市售血糖機及連續血糖監測系統具有高度一致性。420個測試資料點，經共識誤差網格分析評估，所有測試資料點均落在不具臨床風險的區域，整體平均絕對相對差異（MARD）約為13.72%，顯示CHARM已具一定的血糖推估準確度。
進一步依受試族群分析，T1D患者的MARD約為17.05%，健康受試者則約為6.14%。此項差異可能與糖尿病患者的血糖波動幅度較大及胰島素代謝情形較為複雜有關，且與市售CGM的監測趨勢相近。此外，其他生化指標與醫院血液檢驗結果的相關係數介於0.85至0.90，感測模組經個人化校正後的穩定性最長可維持兩個月。
研究團隊也坦言，CHARM在商品化前仍有多項技術需要改善。為提升防水性能，未來可考慮將現有鉸鏈結構改為全封閉式設計；若要滿足長時間配戴需求，則須進一步強化感測器的抗生物污染能力，並採用方便更換耗材的模組化設計。此外，目前該平台尚未在大規模糖尿病族群中完成全面驗證，仍須透過更多元且長期的臨床試驗，持續累積其準確性、穩定性與安全性證據。
整體而言，CHARM目前仍處於實驗研發階段，尚未商品化，但研究成果已展現穿戴式裝置由生物物理訊號監測拓展至生化分子感測的重要研發突破，並為個人化健康管理、非侵入式生化監測及微型化穿戴式感測技術提供新的發展方向。（1360字；圖1）
參考資料：
This Smart Ring Tracks Glucose, Alcohol, and More Through Your Sweat. SciTechDaily, 2026/7/31
A fully integrated smart ring for daily biochemical monitoring. Nature Communications. Advance online publication. Springer Nature, 2026 (doi:https://doi.org/10.1038/s41467-026-75980-z)
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