Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Vigtigste takeaways
- Forskere byggede en svedefølende enhed i form af en tynd, fleksibel, vandtæt klæbende plaster.
- Enheden kan analysere sved for biokemikalier som kortisol, glukose, C-vitamin og klor.
- Det kan måle vigtige fysiologiske markører for at hjælpe folk med at overvåge sundhed, atletik og endda militær præstation.
Bare en dråbe sved kan afsløre meget om en persons krop. Nu kan det være lige så let at forstå nogle nøglekomponenter i din biokemi som at slå på en klæbende plaster og stryge den nær din smartphone.
I et papir, der blev offentliggjort i denne uge iProceedings of the National Academy of Sciences, et team af forskere annoncerede udviklingen af tynde, fleksible patches, der kan indsamle og analysere små mængder sved i realtid.
“Bløde mikrofluidiske systemer, der fanger, opbevarer og udfører biomarkøranalyse af mikroliter svedvolumener in situ, når det kommer ud af overfladen af huden, repræsenterer en voksende klasse af bærbar teknologi med kraftige kapaciteter, der supplerer dem fra traditionelle biofysiske sensorenheder , ”Skriver papirets forfattere.
Denne patch bruger farveskiftende kemi til at måle bærerens niveauer af glukose, lactat, klor, cortisol og mere. Disse kan hjælpe med at vurdere forskellige komponenter i en persons helbred, såsom deres hydratiseringsniveau og stress.
"Hvad vi prøver at gøre er at udvikle en række teknologier, der kan gengives i form af et klistermærke," medforfatter John Rogers, ph.d., professor i biomedicinsk teknik, materialevidenskab og neurologisk kirurgi ved Northwestern University, fortæller VeryWell. "Dette er en slags højt vandmærke for os med hensyn til omfanget af funktionalitet i en enhed af den type."
Hvad det betyder for dig
Selvklæbende pletter vil snart være tilgængelige for forbrugerne til brug i atletik og ernæring. Svedefølende enheder har evnen til at teste for flere sundhedsmålinger og kan snart integreres i wearables som smartwatches.
Sådan fungerer lappen
Blodprøvning er den mest almindelige metode til at indsamle oplysninger om visse vigtige biokemikalier som natrium, kalium, chlorid og urinstof. Denne proces er imidlertid invasiv, da den kræver stikket i huden eller gennemtrængning med en sprøjte. Dette gør det mindre tiltalende som en rutineproces.
Sved kan derimod opsamles fra overfladen af huden uden invasive handlinger. Og den indeholder en række biokemiske stoffer, der er nyttige til forståelse og formgivning af sundhedsresultater.
Historisk set var indsamling af sved særlig udfordrende. Det involverede undertiden at skrabe det fra huden med et værktøj, der ikke lignede en gummiskraber. Ved græsning af huden kan materialer som hudceller, snavs og olie utilsigtet forurener prøven.
Denne nye enhed bruger mikrofluid teknologi til at lede små mængder sved gennem små kanaler, ventiler og reservoirer i plasteret. Når sved frigøres fra porerne i huden, bevæger den sig gennem disse veje og interagerer med analyser - komponenter for at måle sammensætningen af kemikalier fra sveden. Ikke kun sikrer dette stationære plaster, at svedeprøven er uberørt, det gør det også muligt at analysere den i realtid.
"Disse mikrofluidplatforme har ændret de protokoller, du kan bruge til at studere sved," siger Rogers, som også er den grundlæggende direktør for Center for Biointegreret elektronik.
Plasterne er relativt iøjnefaldende for bæreren. En af grundene til dens lille størrelse og fleksible struktur er, at plasteret ikke indeholder et voluminøst batteri. I stedet drives den af interaktioner med smartphones.
Udnyttelse af kommunikationsteknologi med nær rækkevidde, der muliggør funktioner som trådløse betalinger, patch og smartphone kan effektivt udveksle strøm og information. Plasteret modtager strøm trådløst ved hjælp af radiobølger fra telefonen, og information om sveden - som hvor meget der blev indsamlet og dets kemiske sammensætning - kommunikeres tilbage til telefonen.
Enheden skal være tæt på en smartphone for at den kan fungere, hvilket betyder at brugeren skal stryge deres telefon tæt på plasteret for at den kan modtage strøm. Men, siger Rogers, kunne forskere udvikle en enhed med en større antenne, der kunne installeres på noget som en motionscykel for at få en mere kontinuerlig læsning.
Hvad sved kan fortælle os
Den ikke-invasive karakter af svedopsamling kan være meget nyttig, især for mennesker, der stoler på rutinemæssige blodprøver for at måle deres helbredstilstand.
”Ulempen er, at ingen rigtig ved så meget om sved,” siger Rogers. ”Det har disse kemiske komponenter - det er kendt. Men hvordan det stabler op mod blod er et interessant forskningsspørgsmål, og vi er lige midt i det. ”
Hans forskningsgruppe arbejder sammen med et team af kardiologer på Lurie Children's Hospital i Chicago for bedre at forstå, hvordan biomarkører i sved sammenligner med dem i blod. For eksempel indeholder både sved og blod glukose. Forskerne vil måle niveauer i begge prøver og vurdere, om og hvordan de to er korreleret, for at gøre svedssensorerne mere nøjagtige og nyttige.
Måling af, hvordan cortisol såvel som glukose og C-vitamin frigives i kroppen gennem sved, kunne også give indsigt i bærerens mentale sundhed og fysiske stress. Cortisol frigives som reaktion på fysiske og mentale stressfaktorer, og det kan udløse glukoseforbrug, når kroppen sparker i en kamp-eller-fly-respons. Derudover er øgede cortisolniveauer forbundet med tilstande som fedme, diabetes, hypertension og depression.
Forfatterne er håbefulde på, at sporing af disse biokemikalier gennem sved vil føre til en større forståelse af, hvordan cortisol, glucose og C-vitamin interagerer.
Hvordan svedfølende enheder vil blive brugt
Nuværende smartwatch-modeller - som Apple Watch og Fitbit - inkluderer værktøjer til måling af puls, bevægelse og blod-iltniveauer. For at komme videre end disse fysiske målinger vil tilføjelsen af en svedssensor give brugerne mulighed for også at spore biokemiske egenskaber og deres indvirkning på brugerens sundhed.
"Jeg har en fornemmelse af, at disse store aktører på markedet til sidst vil tage svedefølelse, fordi det ikke er invasivt," fortæller Tolga Kaya, ph.d., direktør for ingeniørprogrammerne ved Sacred Heart University i Connecticut, Verywell. "Når de først har implementeret det i deres ure, bliver det større."
Baseret på forskning fra Rogers og hans team udviklede Gatorade GX Sweat Patch. Produktet er en forenklet version af den, der er beskrevet i undersøgelsen, og tester kun for faktorer, der er relevante for atleter, såsom hydrering og elektrolytniveauer.
Produktet blev annonceret via en reklame i pausen i NBA All-Star-spillet i februar og vil være tilgængelig i sportsbutikker næste år. Patchen krydsede også ind i den virtuelle verden som et produkt i den nyeste version af videospillet NBA 2K.
Denne teknologi har forskellige anvendelser inden for områderne atletik og ernæring, herunder sporing af svedtab og elektrolytniveauer.
"Du kan fortælle, om nogen er hydreret eller dehydreret i realtid, hvilket er meget nyttigt, for når du bemærker, at du er tørstig eller dehydreret, er det allerede for sent at bringe det tilbage," siger Tolga, der ikke er tilknyttet Nordvestlig papir. "Du mister mental præstation, fysisk præstation temmelig hurtigt."
Rogers og Tolga siger, at disse enheder også kan være nyttige for militæret. For bedre at opretholde servicefolkets helbred kan pletter som disse vurdere deres hydrering og cortisolniveauer for at sikre maksimal fysisk og mental ydeevne.
Da forskere lærer om, hvordan man konstruerer enheder, der eksisterer sammen med levende systemer, er der plads til utrolige muligheder. Fra implanterbare enheder til hjernen til pletter til at spore nyfødt sundhed siger Rogers, at der er mange måder, nye værktøjer kan hjælpe os med at forstå vores grundlæggende biologi bedre.
”Det er et rigt rigt, bredt rum til at udforske opdagelsesorienteret akademisk forskning,” siger Rogers. ”Det er en slags videnskab med konsekvenser på en måde. Hvis du udvikler en forståelse, kan du muligvis skabe grundlaget for teknologier, der kan transformere måderne vi laver sundhedspleje med direkte fordele og forbedrede resultater for patienterne, reducerede omkostninger og implementeringsevne i fattige områder på planeten. ”
-on-sleep-and-insomnia.jpg)
