Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Viktige takeaways
- Forskere bygde en svetteavkjenningsenhet i form av en tynn, fleksibel, vanntett selvklebende lapp.
- Enheten kan analysere svette for biokjemikalier som kortisol, glukose, vitamin C og klor.
- Det kan måle viktige fysiologiske markører for å hjelpe folk med å overvåke helse, friidrett og til og med militær ytelse.
Bare en dråpe svette kan avsløre mye om kroppen til en person. Nå kan det være like enkelt å forstå noen nøkkelkomponenter i biokjemien din som å slå på en selvklebende lapp og sveipe den nær smarttelefonen.
I et papir publisert denne uken iProceedings of the National Academy of Sciences, kunngjorde et team av forskere utviklingen av tynne, fleksible flekker som kan samle og analysere små mengder svette i sanntid.
“Myke mikrofluidiske systemer som fanger opp, lagrer og utfører biomarkøranalyse av mikroliter volum svette, in situ når det kommer ut av overflaten av huden, representerer en fremvoksende klasse av bærbar teknologi med kraftige evner som utfyller de tradisjonelle biofysiske sensingapparatene , ”Skriver forfatterne.
Denne lappen bruker fargeskiftende kjemi for å måle brukerens nivåer av glukose, laktat, klor, kortisol og mer. Disse kan bidra til å vurdere ulike komponenter i en persons helse, for eksempel nivået på hydrering og stress.
"Det vi prøver å gjøre er å utvikle en rekke teknologier som kan gjengis i form av et klistremerke," medforfatter John Rogers, PhD, professor i biomedisinsk ingeniørfag, materialvitenskap og nevrologisk kirurgi ved Northwestern University, forteller VeryWell. "Dette er en slags høyt vannmerke for oss når det gjelder omfanget av funksjonalitet i en enhet av den typen."
Hva dette betyr for deg
Selvklebende flekker vil snart være tilgjengelig for forbrukerne for bruk i friidrett og ernæring. Svettefølere har muligheten til å teste for flere helsemålinger og kan snart integreres i bærbare enheter som smartklokker.
Hvordan lappen fungerer
Blodprøving er den vanligste metoden for å fange informasjon om visse viktige biokjemikalier som natrium, kalium, klorid og urea. Denne prosessen er imidlertid invasiv, siden den krever å stikke huden eller trenge gjennom den med en sprøyte. Dette gjør det mindre tiltalende som en rutineprosess.
Svette, derimot, kan samles opp fra overflaten av huden uten noen invasive handlinger. Og den inneholder en rekke biokjemikalier som er nyttige for å forstå og forme helsemessige resultater.
Historisk sett var det veldig utfordrende å samle svette. Noen ganger involverte det å skrape det fra huden med et verktøy som ikke er ulikt en nal. Ved beiting av huden kan materialer som hudceller, smuss og olje utilsiktet forurense prøven.
Denne nye enheten bruker mikrofluid teknologi for å lede små mengder svette gjennom små kanaler, ventiler og reservoarer i lappen. Når svette frigjøres fra porene i huden, beveger den seg gjennom disse banene og samhandler med analyser - komponenter for å måle sammensetningen av kjemikalier fra svetten. Ikke bare sørger denne stasjonære lappen for at svetteprøven er uberørt, den lar den også analyseres i sanntid.
"Disse mikrofluidplattformene har endret protokollene du kan bruke til å studere svette," sier Rogers, som også er grunnlegger av Center for Bio-Integrated Electronics.
Plasterne er relativt iøynefallende på brukeren. En årsak til den lille størrelsen og den fleksible strukturen er at lappen ikke inneholder et voluminøst batteri. I stedet drives den av interaksjoner med smarttelefoner.
Ved å utnytte kommunikasjonsteknologi med nær rekkevidde som muliggjør funksjoner som trådløse betalinger, kan oppdateringen og smarttelefonen effektivt utveksle kraft og informasjon. Plasteret mottar strøm trådløst ved hjelp av radiobølger fra telefonen, og informasjon om svetten - som hvor mye som ble samlet inn og dets kjemiske sminke - blir kommunisert tilbake til telefonen.
Enheten må være i nærheten av en smarttelefon for at den skal fungere, noe som betyr at brukeren må sveipe telefonen nær plasteret for at den skal få strøm. Men, sier Rogers, kunne forskere utvikle en enhet med en større antenne som kan installeres på noe som en treningssykkel for å få en mer kontinuerlig lesing.
Hva svette kan fortelle oss
Den ikke-invasive naturen til svetteoppsamling kan være veldig nyttig, spesielt for personer som stoler på rutinemessige blodprøver for å måle helsestatusen.
"Ulempen er at ingen egentlig vet så mye om svette," sier Rogers. “Den har disse kjemiske komponentene - det er kjent. Men hvordan det stabler opp mot blod er et interessant forskningsspørsmål, og vi er midt i det. "
Forskningsgruppen hans jobber med et team av kardiologer ved Lurie Children's Hospital i Chicago for å bedre forstå hvordan biomarkører i svette sammenlignes med de i blodet. For eksempel inneholder både svette og blod glukose. Forskerne vil måle nivåer i begge prøvene og vurdere om og hvordan de to er korrelert, for å gjøre svettesensorene mer nøyaktige og nyttige.
Å måle hvordan kortisol, så vel som glukose og C-vitamin, frigjøres i kroppen gjennom svette, kan også gi innsikt i brukerens mentale helse og fysiske stress. Kortisol frigjøres som respons på fysiske og mentale stressfaktorer, og det kan utløse glukoseforbruk når kroppen sparker i en kamp-eller-fly-respons. I tillegg er økte kortisolnivåer knyttet til tilstander som fedme, diabetes, hypertensjon og depresjon.
Forfatterne er håpefulle om at sporing av disse biokjemikaliene gjennom svette vil føre til en større forståelse av hvordan kortisol, glukose og vitamin C samhandler.
Hvordan svettefølende enheter vil bli brukt
Nåværende smartwatch-modeller - som Apple Watch og Fitbit - inkluderer verktøy for å måle hjertefrekvens, bevegelse og oksygenivå i blodet. For å komme videre enn disse fysiske målingene, vil tillegg av en svettsensor tillate brukere å spore biokjemiske egenskaper og deres innvirkning på brukerens helse også.
"Jeg har en følelse av at disse store aktørene i markedet til slutt vil ta svettefølelse fordi det ikke er invasivt," sier Tolga Kaya, PhD, direktør for ingeniørprogrammene ved Sacred Heart University i Connecticut, til Verywell. "Når de først har implementert det i klokkene sine, vil det bli større."
Basert på forskning fra Rogers og teamet hans, utviklet Gatorade GX Sweat Patch. Produktet er en forenklet versjon av den som er beskrevet i studien og tester bare for faktorer som er relevante for idrettsutøvere, som hydrering og elektrolyttnivåer.
Produktet ble kunngjort via en reklame på halvtid i NBA All-Star-spillet i februar og vil være tilgjengelig i sportsbutikker neste år. Plasteret krysset også inn i det virtuelle riket som et produkt i den nyeste versjonen av videospillet NBA 2K.
Denne teknologien har forskjellige bruksområder innen friidrett og ernæring, inkludert sporing av svettetap og elektrolyttnivåer.
"Du kan fortelle om noen er hydrert eller dehydrert i sanntid, noe som er veldig nyttig, for når du merker at du er tørst eller dehydrert, er det allerede for sent å bringe det tilbake," sier Tolga, som ikke er tilknyttet Nordvestlig papir. "Du mister mental ytelse, fysisk ytelse ganske raskt."
Rogers og Tolga sier at disse enhetene også kan være nyttige for militæret. For bedre å opprettholde tjenestenes helse, kan flekker som disse vurdere hydrering og kortisolnivå for å sikre topp fysisk og mental ytelse.
Når forskere lærer om hvordan man konstruerer enheter som eksisterer sammen med levende systemer, er det rom for utrolige muligheter. Fra implanterbare enheter for hjernen til lapper for å spore nyfødtlig helse, sier Rogers at det er mange måter nye verktøy kan hjelpe oss med å forstå vår grunnleggende biologi.
"Det er et rikt, bredt rom for å gjøre oppdagelsesorientert akademisk forskning," sier Rogers. “Det er slags vitenskap med konsekvenser, på en måte. Hvis du utvikler en forståelse, kan du kanskje lage grunnlaget for teknologier som kan transformere måtene vi gjør helsevesen med direkte fordeler og forbedrede resultater for pasientene, reduserte kostnader og utrullbarhet i fattige områder av planeten. "
.jpg)
