Сунбонг Кім, Рузбех Гафарі, Джон А. Роджерс
Ключові винос
- Вчені побудували пристрій для виявлення поту у вигляді тонкого, гнучкого, водонепроникного клейкого пластиру.
- Пристрій може аналізувати піт на такі біохімічні речовини, як кортизол, глюкоза, вітамін С та хлор.
- Він може вимірювати ключові фізіологічні маркери, щоб допомогти людям контролювати стан здоров'я, легку атлетику та навіть військові показники.
Лише крапля поту може багато чого розкрити про тіло людини. Тепер зрозуміти деякі ключові компоненти вашої біохімії можна так просто, як ляпати клейовий пластир та проводити його біля смартфона.
У статті, опублікованій цього тижня вПраці Національної академії наук, група дослідників оголосила про розробку тонких, гнучких пластирів, які можуть збирати та аналізувати невелику кількість поту в режимі реального часу.
«М’які мікрофлюїдні системи, які вловлюють, зберігають та виконують біомаркерний аналіз мікролітрових обсягів поту, in situ, коли він виходить із поверхні шкіри, представляють новий клас носяться технологій з потужними можливостями, які доповнюють можливості традиційних біофізичних сенсорних пристроїв », - пишуть автори статті.
Цей пластир використовує хімію, що змінює колір, для вимірювання рівня глюкози, лактату, хлору, кортизолу тощо. Вони можуть допомогти оцінити різні компоненти здоров’я людини, такі як рівень гідратації та стресу.
"Ми намагаємось розробити набір технологій, які можна подати у формі наклейки", співавтор Джон Роджерс, доктор філософії, професор біомедичної інженерії, матеріалознавства та неврологічної хірургії в Північно-Західному університеті, розповідає VeryWell. "Це свого роду знак високої води для нас з точки зору функціональності пристрою такого типу".
Що це означає для вас
Незабаром клейкі плями стануть доступними для споживачів для використання в легкій атлетиці та харчуванні. Пристрої, що вимірюють піт, мають можливість перевіряти численні показники стану здоров'я і незабаром можуть бути інтегровані в такі носимі пристрої, як розумні годинники.
Як працює патч
Аналіз крові - найпоширеніший метод отримання інформації про деякі ключові біохімічні речовини, такі як натрій, калій, хлорид та сечовина. Однак цей процес є інвазивним, оскільки вимагає наколювання шкіри або проникнення через шприц. Це робить його менш привабливим як звичайний процес.
Пот, навпаки, можна збирати з поверхні шкіри без будь-яких інвазивних дій. І він містить ряд біохімікатів, корисних для розуміння та формування результатів для здоров’я.
Історично збирати піт було особливо складно. Іноді це передбачало вишкрібання його зі шкіри за допомогою інструменту, не схожого на ракель. Під час випасу шкіри такі матеріали, як клітини шкіри, бруд та олія, можуть ненавмисно забруднити зразок.
Цей новий пристрій використовує мікрорідку технологію для направлення невеликої кількості поту через крихітні канали, клапани та резервуари у пластирі. Коли піт виділяється з пір шкіри, він проходить цими шляхами і взаємодіє з аналізами - компонентами для вимірювання складу хімічних речовин з потом.Цей стаціонарний пластир не тільки гарантує, що зразок поту є первозданним, він також дозволяє аналізувати його в режимі реального часу.
"Ці мікрофлюїдні платформи змінили протоколи, які ви можете використовувати для вивчення поту", - говорить Роджерс, який також є директором-засновником Центру з біоінтегрованої електроніки.
Плями відносно непомітні для власника. Однією з причин його невеликих розмірів та гнучкої структури є те, що патч не містить громіздкої батареї. Натомість він живиться завдяки взаємодії зі смартфонами.
Використовуючи технологію ближнього зв'язку, яка забезпечує такі функції, як бездротові платежі, патч та смартфон можуть ефективно обмінюватися енергією та інформацією. Пластир отримує живлення бездротовим способом, використовуючи радіохвилі від телефону, а інформація про піт - наприклад, скільки було зібрано та хімічний склад - передається назад на телефон.
Пристрій повинен знаходитися в безпосередній близькості від смартфона, щоб він працював, тобто користувач повинен провести пальцем свій телефон поблизу патча, щоб він отримав живлення. Але, за словами Роджерса, вчені можуть розробити пристрій з більшою антеною, яку можна встановити на щось на зразок велотренажера, щоб отримати більш безперервне зчитування.
Що нам може сказати піт
Неінвазивний характер збору поту може бути дуже корисним, особливо для людей, які покладаються на рутинні аналізи крові для вимірювання свого стану здоров’я.
"Недолік полягає в тому, що ніхто насправді не знає так багато про піт", - говорить Роджерс. "Він має ці хімічні компоненти - це відомо. Але те, як він накопичується проти крові, є цікавим питанням дослідження, і ми прямо в середині цього ".
Його дослідницька група співпрацює з групою кардіологів з дитячої лікарні Лур'є в Чикаго, щоб краще зрозуміти, як біомаркери в поті порівнюються з тими, що містяться в крові. Наприклад, і піт, і кров містять глюкозу. Дослідники вимірюватимуть рівні в обох зразках та оцінюватимуть, як і як вони співвідносяться, щоб зробити датчики поту більш точними та корисними.
Вимірювання того, як кортизол, а також глюкоза та вітамін С виділяються в організмі через піт, також може дати уявлення про психічне здоров'я та фізичний стрес власника. Кортизол виділяється у відповідь на фізичні та психічні стресові фактори, і він може спричинити споживання глюкози, коли організм починає реагувати на бій або політ. Крім того, підвищений рівень кортизолу пов’язаний із такими захворюваннями, як ожиріння, діабет, гіпертонія та депресія.
Автори сподіваються, що відстеження цих біохімікатів через піт призведе до глибшого розуміння взаємодії кортизолу, глюкози та вітаміну С.
Як будуть використовуватися пристрої, що визначають піт
Сучасні моделі розумних годинників, такі як Apple Watch та Fitbit, включають інструменти для вимірювання частоти серцевих скорочень, руху та рівня кисню в крові. Щоб вийти за межі цих фізичних вимірювань, додавання датчика поту дозволить користувачам відстежувати біохімічні властивості та їх вплив на здоров’я користувача.
"У мене таке відчуття, що з часом ці великі гравці на ринку сприймуть відчуття поту, оскільки воно не є інвазивним", - говорить Толґе Кая, доктор філософії, директор інженерних програм Університету Святого Серця в штаті Коннектикут, - розповідає Verywell. "Як тільки вони впровадять це у свої годинники, тоді він стане більшим".
На основі досліджень Роджерса та його команди, Gatorade розробив патч для поту GX. Продукт є спрощеною версією описаного в дослідженні і лише тестує на фактори, що мають відношення до спортсменів, такі як гідратація та рівень електролітів.
Продукт був анонсований рекламним роликом під час перерви на матчі зірок "НБА" у лютому і буде доступний у магазинах спортивних товарів наступного року. Патч також перейшов у віртуальну сферу як продукт в останній версії відеоігри NBA 2K.
Ця технологія використовує різні сфери легкої атлетики та харчування, включаючи відстеження втрат поту та рівня електролітів.
"Ви можете визначити, чи є хтось гідратованим або зневодненим в режимі реального часу, що дуже корисно, тому що, коли ви помічаєте, що ви спраглі або зневоднені, вже занадто пізно повертати його назад", - каже Толга, який не пов'язаний з Північно-західний папір. "Ви втрачаєте розумову працездатність, фізичну працездатність досить швидко".
Роджерс і Толга кажуть, що ці пристрої також можуть бути корисними для військових. Щоб краще підтримувати здоров'я людей, які обслуговують людей, подібні пластири можуть оцінювати рівень їх гідратації та кортизолу, щоб забезпечити пікові фізичні та розумові показники.
Коли вчені дізнаються про те, як розробляти пристрої, які співіснують з живими системами, є можливість для неймовірних можливостей. Від імплантованих пристроїв для мозку до пластирів для відстеження здоров’я новонароджених, Роджерс каже, що існує багато способів, які нові інструменти можуть допомогти нам краще зрозуміти нашу основну біологію.
"Це справді багатий, широкий простір для наукових досліджень, орієнтованих на відкриття", - говорить Роджерс. "Це якась наука з наслідками, в певному сенсі. Якщо ви розвинете розуміння, ви, можливо, зможете створити основи для технологій, які можуть трансформувати способи надання нам медичних послуг із прямими вигодами та покращенням результатів для пацієнтів, зменшенням витрат та можливостями розгортання у збіднених районах планети "
-works.jpg)
