Сунгбонг Ким, Рузбех Гафари, Джон А. Роджърс
Основни продукти за вкъщи
- Учените са изградили устройство за усещане за пот под формата на тънък, гъвкав, водонепропусклив лепилен пластир.
- Устройството може да анализира потта за биохимикали като кортизол, глюкоза, витамин С и хлор.
- Той може да измерва ключови физиологични маркери, за да помогне на хората да следят здравето, атлетиката и дори военните постижения.
Само капка пот може да разкрие много за тялото на човека. Сега разбирането на някои ключови компоненти на вашата биохимия може да бъде толкова лесно, колкото потупването на лепило и плъзгането му близо до вашия смартфон.
В статия, публикувана тази седмица вИзвестия на Националната академия на науките, екип от изследователи обяви разработването на тънки, гъвкави пластири, които могат да събират и анализират малки количества пот в реално време.
„Меките микрофлуидни системи, които улавят, съхраняват и извършват анализ на биомаркер на микролитрови обеми пот, in situ, докато излиза от повърхността на кожата, представляват нововъзникващ клас носими технологии с мощни възможности, които допълват тези на традиционните биофизични сензорни устройства , ”Пишат авторите на вестника.
Този пластир използва химия, променяща цвета, за измерване на нивата на глюкоза, лактат, хлор, кортизол и други. Те могат да помогнат за оценка на различни компоненти на здравето на човека, като нивото на хидратация и стрес.
„Това, което се опитваме да направим, е да разработим набор от технологии, които могат да бъдат представени под формата на стикер“, съавтор д-р Джон Роджърс, професор по биомедицинско инженерство, материалознание и неврологична хирургия в Северозападния университет, казва VeryWell. „Това е нещо като марката за вода с висока степен на вода по отношение на обхвата на функционалността на устройство от този тип.“
Какво означава това за вас
Скоро лепенките ще бъдат на разположение на потребителите за използване в леката атлетика и храненето. Устройствата за отчитане на пот имат способността да тестват за множество здравни показатели и скоро могат да бъдат интегрирани в носими устройства като смарт часовници.
Как работи кръпката
Кръвните тестове са най-често срещаният метод за събиране на информация за някои ключови биохимикали като натрий, калий, хлорид и урея. Този процес обаче е инвазивен, тъй като изисква убождане на кожата или проникване в нея със спринцовка. Това го прави по-малко привлекателен като рутинен процес.
От друга страна, потта може да се събира от повърхността на кожата без никакви инвазивни действия. И съдържа редица биохимикали, които са полезни за разбиране и оформяне на здравните резултати.
В исторически план събирането на пот беше особено предизвикателно. Понякога включваше изстъргване от кожата с инструмент, за разлика от чистачка. При паша на кожата материали като кожни клетки, мръсотия и масло могат неволно да замърсят пробата.
Това ново устройство използва микрофлуидна технология за насочване на малки количества пот през малки канали, клапани и резервоари в пластира. Когато потта се освободи от порите в кожата, тя преминава през тези пътища и взаимодейства с анализи - компоненти за измерване на състава на химикалите от потта. Този стационарен пластир не само гарантира, че пробата от пот е девствена, но също така позволява да се анализира в реално време.
„Тези микрофлуидни платформи са променили протоколите, които можете да използвате за изследване на потта“, казва Роджърс, който е и директор-основател на Центъра за биоинтегрирана електроника.
Кръпките са относително незабележими за потребителя. Една от причините за неговия малък размер и гъвкава структура е, че пластирът не съдържа обемиста батерия. Вместо това се захранва чрез взаимодействия със смартфони.
Използвайки комуникационна технология от близък обхват, която позволява функции като безжични плащания, пластирът и смартфонът могат ефективно да обменят мощност и информация. Пластирът получава захранване безжично, използвайки радиовълни от телефона, а информацията за потта - например колко е събрано и химическият му състав - се предава обратно на телефона.
Устройството трябва да е в непосредствена близост до смартфон, за да може да работи, което означава, че потребителят трябва да плъзне телефона си близо до кръпката, за да получи ток. Но, казва Роджърс, учените биха могли да разработят устройство с по-голяма антена, което може да бъде инсталирано на нещо като велоергометър, за да получи по-непрекъснато четене.
Какво може да ни каже потта
Неинвазивният характер на събирането на пот може да бъде много полезен, особено за хора, които разчитат на рутинни кръвни тестове за измерване на здравословното си състояние.
„Недостатъкът е, че никой не знае толкова много за потта“, казва Роджърс. „Той има тези химически компоненти - това е известно. Но как се натрупва срещу кръвта е интересен изследователски въпрос и ние сме точно в средата на това. "
Неговата изследователска група работи с екип от кардиолози в Детската болница Lurie в Чикаго, за да разбере по-добре как биомаркерите в пот се сравняват с тези в кръвта. Например и потта, и кръвта съдържат глюкоза. Изследователите ще измерват нивата в двете проби и ще преценят дали и как двете са свързани, за да направят сензорите за пот по-точни и полезни.
Измерването на начина, по който кортизолът, както и глюкозата и витамин С, се отделят в тялото чрез пот, също може да даде представа за психичното здраве и физическия стрес на потребителя. Кортизолът се освобождава в отговор на физически и психически стресови фактори и може да предизвика консумация на глюкоза, когато тялото започне да се бори или да избяга. Освен това, повишените нива на кортизол са свързани със състояния като затлъстяване, диабет, хипертония и депресия.
Авторите се надяват, че проследяването на тези биохимикали чрез потта ще доведе до по-добро разбиране за това как взаимодействат кортизолът, глюкозата и витамин С.
Как ще се използват устройствата, разпознаващи потта
Настоящите модели интелигентни часовници - като Apple Watch и Fitbit - включват инструменти за измерване на сърдечната честота, движението и нивата на кислород в кръвта. За да излезе напред от тези физически измервания, добавянето на сензор за пот ще позволи на потребителите да проследят биохимичните свойства и тяхното въздействие върху здравето на потребителя.
„Имам чувството, че в крайна сметка тези големи играчи на пазара ще започнат да усещат потта, защото това не е инвазивно“, казва д-р Толга Кая, директор на инженерните програми в Sacred Heart University в Кънектикът, за Verywell. "След като го внедрят в часовниците си, той ще стане по-голям."
Въз основа на изследвания на Роджърс и неговия екип, Gatorade разработи GX Sweat Patch. Продуктът е опростена версия на описаната в проучването и само тестове за фактори, свързани със спортистите, като хидратация и нива на електролит.
Продуктът беше обявен чрез реклама по време на полувремето в играта на звездите на НБА през февруари и ще бъде наличен в магазините за спортни стоки през следващата година. Пачът също премина във виртуалното царство като продукт в най-новата версия на видеоиграта NBA 2K.
Тази технология има различни приложения в сферите на лека атлетика и хранене, включително проследяване на загубата на пот и нивата на електролитите.
„Можете да разберете дали някой е хидратиран или дехидратиран в реално време, което е много полезно, защото когато забележите, че сте жадни или дехидратирани, вече е твърде късно да го върнете“, казва Толга, който не е свързан с Северозападна хартия. „Загубвате умствени постижения, физически постижения доста бързо.“
Роджърс и Толга казват, че тези устройства могат да бъдат полезни и за военните. За по-добро поддържане на здравето на обслужващите хора, пластири като тези могат да оценят нивата на хидратация и кортизол, за да осигурят върхови физически и психически резултати.
Докато учените се учат как да проектират устройства, които съществуват едновременно с живи системи, има място за невероятна възможност. От имплантируеми устройства за мозъка до пластири за проследяване на здравето на новороденото, Роджърс казва, че има много начини новите инструменти да ни помогнат да разберем по-добре нашата основна биология.
„Това е наистина богато, широко пространство за провеждане на академични изследвания, ориентирани към открития“, казва Роджърс. „Това е нещо като наука с последствия, в известен смисъл. Ако развиете разбиране, може да сте в състояние да създадете основите за технологии, които биха могли да трансформират начините, по които правим здравни грижи, с преки ползи и подобрени резултати за пациентите, намалени разходи и разгръщаемост в бедните райони на планетата. "
