Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Key Takeaways
- A tudósok verejtékérzékelő készüléket építettek vékony, rugalmas, vízzáró tapadó tapasz formájában.
- Az eszköz elemezheti az izzadságot olyan biokémiai anyagok szempontjából, mint a kortizol, a glükóz, a C-vitamin és a klór.
- Meg tudja mérni a legfontosabb élettani jelzőket, hogy segítse az embereket az egészség, az atlétika és akár a katonai teljesítmény figyelemmel kísérésében.
Csak egy verejtékcsepp sok mindent elárulhat az ember testéről. A biokémia egyes kulcsfontosságú elemeinek megértése ugyanolyan egyszerű lehet, mint egy tapadó tapasz lecsapása és az okostelefon közelében történő csúsztatás.
A héten megjelent cikkbenA Nemzeti Tudományos Akadémia közleményei, egy kutatócsoport bejelentette, hogy olyan vékony, rugalmas tapaszokat fejlesztenek ki, amelyek valós időben képesek összegyűjteni és elemezni a verejték kis mennyiségét.
„A puha mikrofluidikus rendszerek, amelyek befogják, tárolják és elvégzik a verejték mikroliter mennyiségének biomarker elemzését in situ, amint az a bőr felszínéről kiderül, a hordozható technológia feltörekvő osztályát képviselik, hatalmas képességekkel, amelyek kiegészítik a hagyományos biofizikai érzékelő eszközökét ”- írják a lap szerzői.
Ez a tapasz színváltó kémiai módszerrel méri a viselője glükóz-, laktát-, klór-, kortizol- és egyéb szintjét. Ezek segíthetnek felmérni az ember egészségének különböző összetevőit, például a hidratáció szintjét és a stresszt.
"Amit megpróbálunk kifejleszteni, olyan technológiákat kell kidolgozni, amelyek matrica formájában megjeleníthetők" - írta társszerző John Rogers, PhD, az Északnyugati Egyetem orvosbiológiai, anyagtudományi és idegsebészeti professzora, mondja a VeryWell. "Ez a fajta magasvizes jel számunkra az ilyen típusú készülékek funkcionalitása szempontjából."
Mit jelent ez az Ön számára
Ragasztó tapaszok hamarosan elérhetővé válnak a fogyasztók számára az atlétikában és a táplálkozásban. Az izzadságérzékelő készülékek képesek többféle egészségügyi mutató tesztelésére, és hamarosan beépíthetők olyan hordozható eszközökbe, mint az intelligens órák.
Hogyan működik a javítás
A vérvizsgálat a leggyakoribb módszer bizonyos kulcsfontosságú biokémiai anyagokról, például nátriumról, káliumról, kloridról és karbamidról. Ez a folyamat azonban invazív, mivel meg kell szúrni a bőrt, vagy be kell hatolni fecskendővel. Ez rutinszerű folyamatként kevésbé vonzó.
Az izzadtság viszont invazív cselekedetek nélkül összegyűjthető a bőr felszínéről. Számos biokémiai anyagot tartalmaz, amelyek hasznosak az egészségügyi eredmények megértéséhez és alakításához.
Történelmileg a verejték gyűjtése különösen nagy kihívást jelentett. Időnként a kaparóval ellentétes eszközzel kaparta ki a bőrről. A bőr legeltetésénél olyan anyagok, mint a bőrsejtek, a szennyeződés és az olaj, akaratlanul is szennyezhetik a mintát.
Ez az új eszköz mikrofluidikus technológiával kis mennyiségű izzadságot irányít a tapasz apró csatornáin, szelepein és tartályain keresztül. Amikor a verejték felszabadul a bőr pórusaiból, ezeken az utakon halad át, és kölcsönhatásba lép a vizsgálatokkal - az izzadságból származó vegyi anyagok összetételének mérésére szolgáló összetevőkkel. Ez a rögzített tapasz nemcsak biztosítja, hogy a verejtékminta tiszta, hanem valós időben is elemezhető legyen.
"Ezek a mikrofluid platformok megváltoztatták azokat a protokollokat, amelyek segítségével az izzadságot tanulmányozhatják" - mondja Rogers, aki a Bio-Integrált Elektronikai Központ alapító igazgatója is.
A foltok viszonylag szembetűnőek a viselőjén. Kis méretének és rugalmas szerkezetének egyik oka az, hogy a javítás nem tartalmaz terjedelmes elemet. Ehelyett az okostelefonokkal való interakciók révén működik.
Olyan közeli kommunikációs technológia kihasználása, amely lehetővé teszi olyan funkciókat, mint a vezeték nélküli fizetések, a javítás és az okostelefon hatékonyan cserélhetik az energiát és az információkat. A tapasz vezeték nélkül veszi az energiát a telefon rádióhullámainak felhasználásával, és az izzadságról - például arról, hogy mennyit gyűjtöttek, és annak vegyi összetételéről - információt továbbítottak a telefonra.
A működéshez az eszköznek az okostelefon közvetlen közelében kell lennie, vagyis a felhasználónak át kell húznia telefonját a javításhoz, hogy áramot kapjon. Rogers szerint azonban a tudósok kifejleszthetnének egy nagyobb antennával rendelkező eszközt, amelyet fel lehetne szerelni egy szobakerékpárra, hogy folyamatosan olvashassák.
Mit tudhat az izzadság
A verejtékgyűjtés nem invazív jellege nagyon hasznos lehet, különösen azok számára, akik egészségi állapotuk mérésére rutinszerű vérvizsgálatokra támaszkodnak.
"A hátrány az, hogy igazából senki sem tud ennyit az izzadságról" - mondja Rogers. „Ezekkel a kémiai összetevőkkel rendelkezik - ez ismert. De hogy ez hogyan áll a vér ellen, érdekes kutatási kérdés, és ennek kellős közepén vagyunk. "
Kutatócsoportja a chicagói Lurie Gyermekkórház kardiológuscsoportjával dolgozik annak érdekében, hogy jobban megértse, hogy a verejtékben lévő biomarkerek hogyan viszonyulnak a vérben lévőkhöz. Például mind a verejték, mind a vér tartalmaz glükózt. A kutatók mindkét mintában meg fogják mérni a szinteket, és felmérik, hogy a kettő összefügg-e egymással és hogyan, annak érdekében, hogy az izzadságérzékelők pontosabbak és hasznosabbak legyenek.
A kortizol, valamint a glükóz és a C-vitamin verejtékezés útján történő felszabadulásának mérése szintén betekintést nyújthat viselője mentális egészségébe és fizikai stresszébe. A kortizol a fizikai és mentális stresszekre reagálva szabadul fel, és kiválthatja a glükózfogyasztást, amikor a test harcba vagy menekülésbe reagál. Ezenkívül a megnövekedett kortizolszint olyan állapotokhoz kapcsolódik, mint az elhízás, a cukorbetegség, a magas vérnyomás és a depresszió.
A szerzők abban reménykednek, hogy ezeknek a biokémiai anyagoknak az izzadsággal történő nyomon követése jobb megértést eredményez a kortizol, a glükóz és a C-vitamin kölcsönhatásában.
Hogyan használják az izzadságérzékelő eszközöket
A jelenlegi okosóra-modellek - például az Apple Watch és a Fitbit - tartalmaznak eszközöket a pulzus, a mozgás és a vér oxigénszintjének mérésére. E fizikai méréseken túlmenve az izzadságérzékelő hozzáadása lehetővé tenné a felhasználók számára, hogy nyomon kövessék a biokémiai tulajdonságokat és azok hatását a felhasználó egészségére is.
"Van egy olyan érzésem, hogy végül ezek a nagy piaci szereplők izzadságérzékelést kapnak, mert nem invazívak" - mondja a Verywellnek Tolga Kaya, PhD, a Connecticuti Sacred Heart Egyetem mérnöki programjainak igazgatója. "Amint bevezetik az órájukba, akkor nagyobb lesz."
Rogers és csapata kutatásai alapján Gatorade kifejlesztette a GX Sweat Patch-et. A termék a tanulmányban leírt egyszerűsített változata, és csak a sportolók szempontjából releváns tényezőket, például a hidratáltságot és az elektrolit szintet teszteli.
A terméket reklámfilmben jelentették be félidőben az NBA februári All-Star játékán, és jövőre a sportáruházakban lesz elérhető. A javítás az NBA 2K videojáték legújabb verziójának termékeként is átjutott a virtuális birodalomba.
Ezt a technológiát az atlétika és a táplálkozás területén különféle célokra használják, ideértve az izzadságveszteség és az elektrolitszint követését.
"Meg tudja állapítani, hogy valaki valós időben hidratált vagy dehidratált-e, ami nagyon hasznos, mert amikor észreveszi, hogy szomjas vagy kiszáradt, már késő visszahozni" - mondja Tolga, aki nem áll kapcsolatban a Északnyugati papír. "Elég gyorsan elvész a szellemi és fizikai teljesítőképessége."
Rogers és Tolga szerint ezek az eszközök a hadsereg számára is hasznosak lehetnek. A kiszolgáló emberek egészségének jobb fenntartása érdekében az ilyen tapaszok felmérhetik hidratáltságuk és kortizol szintjüket, hogy biztosítsák a csúcs fizikai és szellemi teljesítményt.
Amint a tudósok megismerik az élő rendszerekkel együtt létező eszközök tervezését, hihetetlen lehetőség adódik. Rogers szerint az agy beültethető eszközeitől kezdve a tapaszokon át az újszülöttek egészségének nyomon követéséig sokféle módszer segíthet abban, hogy jobban megértsük alapvető biológiánkat.
"Ez egy igazán gazdag, széles tér a felfedezés-orientált tudományos kutatások elvégzésére" - mondja Rogers. „Ez egyfajta tudomány, bizonyos értelemben következményekkel. Ha megértése alakul ki, akkor képes lehet megteremteni az olyan technológiák alapjait, amelyek átalakíthatják az egészségügyi ellátás módjait, közvetlen előnyökkel és jobb eredményekkel a betegek számára, csökkentett költségekkel és alkalmazhatósággal a bolygó elszegényedett területein. "
.jpg)