Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Pagrindiniai išsinešimai
- Mokslininkai pastatė prakaito jutimo įtaisą kaip ploną, lankstų, vandeniui nelaidų lipnų pleistrą.
- Prietaisas gali analizuoti prakaitą dėl biocheminių medžiagų, tokių kaip kortizolis, gliukozė, vitaminas C ir chloras.
- Tai gali išmatuoti pagrindinius fiziologinius žymenis, padedančius žmonėms stebėti sveikatą, lengvąją atletiką ir net karinę veiklą.
Tik lašas prakaito gali daug ką atskleisti apie žmogaus kūną. Dabar suprasti kai kuriuos pagrindinius savo biochemijos komponentus gali būti taip pat lengva, kaip pliaukštelėti ant lipniojo pleistro ir perbraukti šalia savo išmaniojo telefono.
Šią savaitę paskelbtame dokumenteNacionalinės mokslų akademijos darbai, tyrėjų komanda paskelbė sukūrusi plonus, lanksčius pleistrus, kurie realiuoju laiku gali surinkti ir analizuoti nedidelį prakaito kiekį.
„Minkštos mikrofluidinės sistemos, fiksuojančios, kaupiančios ir atliekančios mikrolitrų prakaito tūrio biomarkerį, in situ, kai jis atsiranda iš odos paviršiaus, yra naujai nešiojamų technologijų klasė, pasižyminti galingomis galimybėmis, papildančiomis tradicinių biofizinių jutiklių prietaisus. “, - rašo straipsnio autoriai.
Šis pleistras naudoja spalvą keičiančią chemiją, kad matuotų naudotojo gliukozės, laktato, chloro, kortizolio ir kt. Tai gali padėti įvertinti įvairius žmogaus sveikatos komponentus, pavyzdžiui, jų hidratacijos lygį ir stresą.
„Tai, ką mes bandome padaryti, yra sukurti rinkinį technologijų, kurias būtų galima pritaikyti lipduku“, - bendraautorius Johnas Rogersas, daktaras, biomedicinos inžinerijos, medžiagų mokslo ir neurologinės chirurgijos profesorius Šiaurės Vakarų universitete, pasakoja „VeryWell“. „Tai yra tam tikras aukšto vandens ženklas, kalbant apie tokio tipo įrenginio funkcionalumą.“
Ką tai reiškia tau
Netrukus vartotojai galės įsigyti lipnių pleistrų, kurie bus naudojami lengvojoje atletikoje ir mityboje. Prakaito jutimo prietaisai turi galimybę išbandyti kelis sveikatos rodiklius ir greitai gali būti integruoti į nešiojamus kompiuterius, pvz., Išmaniuosius laikrodžius.
Kaip veikia pleistras
Kraujo tyrimas yra labiausiai paplitęs informacijos apie tam tikras pagrindines biochemines medžiagas, tokias kaip natris, kalis, chloridas ir karbamidas, surinkimo metodas. Tačiau šis procesas yra invazinis, nes jam reikia įstrigti odą arba įsiskverbti į ją švirkštu. Tai daro jį mažiau patrauklų kaip įprastas procesas.
Kita vertus, prakaitas gali būti surenkamas nuo odos paviršiaus be jokių invazinių veiksmų. Jame yra daugybė biocheminių medžiagų, naudingų suprasti ir formuoti sveikatos rezultatus.
Istoriškai rinkti prakaitą buvo ypač sunku. Kartais reikėdavo jį nuimti nuo odos įrankiu, nepanašiu į valytuvą. Ganant odą, tokios medžiagos kaip odos ląstelės, nešvarumai ir aliejus gali netyčia užteršti mėginį.
Šis naujas prietaisas naudoja mikrofluidinę technologiją mažiems prakaito kiekiams nukreipti mažais kanalais, vožtuvais ir pleistro rezervuarais. Kai prakaitas išsiskiria iš odos porų, jis keliauja šiais keliais ir sąveikauja su tyrimais - komponentais, kad matuotų cheminių medžiagų sudėtį iš prakaito. Šis nejudantis pleistras ne tik užtikrina, kad prakaito mėginys būtų nesugadintas, bet ir leidžia jį analizuoti realiuoju laiku.
„Šios mikrofluidinės platformos pakeitė protokolus, kuriuos galite naudoti prakaitui tirti“, - sako Rogersas, kuris taip pat yra biointegruotos elektronikos centro įkūrėjas.
Lopai yra gana nepastebimi naudotojui. Viena iš mažo dydžio ir lanksčios struktūros priežasčių yra ta, kad pleistre nėra didelių gabaritų baterijos. Vietoj to, jis maitinamas sąveikaujant su išmaniaisiais telefonais.
Panaudojus artimojo nuotolio ryšio technologiją, kuri įgalina tokias funkcijas kaip belaidžiai mokėjimai, pleistras ir išmanusis telefonas gali efektyviai keistis galia ir informacija. Pleistras gauna energiją belaidžiu būdu, naudodamas radijo bangas iš telefono, o informacija apie prakaitą, pvz., Kiek buvo surinkta, ir jo cheminė sudėtis, perduodama atgal į telefoną.
Kad prietaisas veiktų, prietaisas turi būti arti išmaniojo telefono, o tai reiškia, kad vartotojas turi perbraukti savo telefoną arti pleistro, kad jis gautų energiją. Tačiau, sako Rogersas, mokslininkai galėtų sukurti įrenginį su didesne antena, kurį būtų galima įdiegti ant panašaus į treniruoklį, kad būtų galima nuolat skaityti.
Ką prakaitas gali mums pasakyti
Neinvazinis prakaito rinkimo pobūdis gali būti labai naudingas, ypač tiems žmonėms, kurie, remdamiesi įprastais kraujo tyrimais, matuoja savo sveikatos būklę.
"Trūkumas yra tas, kad niekas iš tikrųjų tiek daug nežino apie prakaitą", - sako Rogersas. „Jis turi šiuos cheminius komponentus - tai yra žinoma. Bet kaip jis susiduria su krauju, yra įdomus tyrimo klausimas, ir mes esame ties tuo viduryje “.
Jo tyrimo grupė dirba su kardiologų komanda Lurie vaikų ligoninėje Čikagoje, kad geriau suprastų, kaip prakaito biomarkeriai skiriasi nuo kraujyje esančių. Pavyzdžiui, tiek prakaite, tiek kraujyje yra gliukozės. Tyrėjai išmatuos abiejų mėginių lygius ir įvertins, ar ir kaip jie yra susiję, kad prakaito jutikliai būtų tikslesni ir naudingesni.
Išmatavus, kaip kortizolis, taip pat gliukozė ir vitaminas C išsiskiria organizme per prakaitą, taip pat galima įžvelgti jo psichinę sveikatą ir fizinę įtampą. Kortizolis išsiskiria reaguodamas į fizinius ir psichinius stresorius, ir tai gali sukelti gliukozės vartojimą, kai organizmas pradeda reaguoti į kovą ar bėgimą. Be to, padidėjęs kortizolio kiekis yra susijęs su nutukimu, diabetu, hipertenzija ir depresija.
Autoriai tikisi, kad šių biocheminių medžiagų stebėjimas per prakaitą padės geriau suprasti, kaip kortizolis, gliukozė ir vitaminas C sąveikauja.
Kaip bus naudojami prakaitą jutantys prietaisai
Dabartiniai išmaniųjų laikrodžių modeliai, tokie kaip „Apple Watch“ ir „Fitbit“, apima įrankius širdies ritmui, judesiui ir deguonies kiekiui kraujyje matuoti. Norint pasiekti daugiau nei šiuos fizinius matavimus, pridėjus prakaito jutiklį, vartotojai taip pat galėtų sekti biochemines savybes ir jų poveikį vartotojo sveikatai.
"Jaučiu, kad galų gale šie dideli rinkos žaidėjai imsis prakaito jutimo, nes jis nėra invazinis", - sakoma Verywell, Konektikuto Šventosios širdies universiteto inžinerijos programų direktorė, mokslų daktarė Tolga Kaya. "Kai jie įdiegs tai į savo laikrodį, tada jis bus didesnis."
Remdamasis Rogerso ir jo komandos tyrimais, Gatorade sukūrė „GX Sweat Patch“. Produktas yra supaprastinta versija, aprašyta tyrime, ir išbandomi tik sportininkams svarbūs veiksniai, tokie kaip hidratacija ir elektrolitų lygis.
Produktas buvo paskelbtas per reklamą per pusę laiko vasario mėnesį vykusiame NBA „Visų žvaigždžių“ žaidime ir kitais metais jį bus galima įsigyti sporto prekių parduotuvėse. Pleistras taip pat perėjo į virtualią sritį kaip naujausios vaizdo žaidimų „NBA 2K“ versijos produktas.
Ši technologija įvairiai naudojama atletikos ir mitybos srityse, įskaitant prakaito praradimo ir elektrolitų lygio stebėjimą.
"Galite sužinoti, ar kažkas yra hidratuotas ar dehidruotas realiuoju laiku, o tai yra labai naudinga, nes pastebėjus, kad esate ištroškęs ar dehidruotas, jau vėlu jį grąžinti", - sako Tolga, nesusijusi su Šiaurės vakarų popierius. "Gana greitai prarandate protinę ir fizinę veiklą."
Rogersas ir Tolga sako, kad šie prietaisai taip pat gali būti naudingi kariuomenei. Norint geriau palaikyti aptarnaujančių žmonių sveikatą, tokie pleistrai galėtų įvertinti jų drėkinimo ir kortizolio kiekį, kad būtų užtikrinta aukščiausia fizinė ir psichinė veikla.
Kai mokslininkai sužino, kaip kurti prietaisus, kurie egzistuoja kartu su gyvomis sistemomis, yra vietos neįtikėtinai didelei galimybei. Nuo implantuojamų smegenų prietaisų iki pleistrų naujagimių sveikatai stebėti, Rogersas sako, kad yra daug būdų, kaip naujos priemonės gali padėti mums geriau suprasti mūsų pagrindinę biologiją.
"Tai tikrai turtinga, plati erdvė, skirta atlikti į atradimus orientuotus akademinius tyrimus", - sako Rogersas. „Tai tam tikras mokslas su tam tikra prasme pasekmėmis. Jei išsiugdysite supratimą, galbūt galėsite sukurti pamatą technologijoms, kurios galėtų pakeisti mūsų sveikatos priežiūros būdus, teikiant tiesioginę naudą pacientams, pagerinant jų rezultatus, sumažėjusias išlaidas ir pritaikomumą skurdžiose planetos vietose. “
