Bærbare sensorer registrerer, hvad der er i din sved

Nålestik er ikke din ting? Et team af forskere ved University of California, Berkeley, udvikler bærbare hudsensorer, der kan registrere, hvad der er i din sved.

De håber, at en dag, overvågning af sved kunne omgå behovet for mere invasive procedurer såsom blodudtagninger, og give opdateringer i realtid om sundhedsproblemer såsom dehydrering eller træthed.

I en avis, der udkommer i dag i Videnskabens fremskridt , holdet beskriver et nyt sensordesign, der hurtigt kan fremstilles ved hjælp af en "rulle-til-rulle"-behandlingsteknik, der i det væsentlige udskriver sensorerne på et ark plastik som ord på en avis.

De brugte sensorerne til at overvåge svedhastigheden, og elektrolytter og metabolitter i sved, fra frivillige, der trænede, og andre, der oplevede kemisk induceret sved.

"Målet med projektet er ikke bare at lave sensorerne, men at begynde at lave mange fagstudier og se, hvad sved fortæller os - jeg siger altid 'afkode' svedsammensætning, " sagde Ali Javey, en professor i elektroteknik og datalogi ved UC Berkeley og seniorforfatter på papiret.

"Til det har vi brug for sensorer, der er pålidelige, reproducerbar, og at vi kan fremstille i skala, så vi kan placere flere sensorer på forskellige steder på kroppen og sætte dem på mange emner, " sagde Javey, der også tjener som fakultetsforsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory.

De nye sensorer indeholder et spiralformet mikroskopisk rør, eller mikrofluidisk, der leder sved fra huden. Ved at spore, hvor hurtigt sveden bevæger sig gennem mikrofluiden, sensorerne kan rapportere, hvor meget en person sveder, eller deres svedhastighed.

Mikrofluidikken er også udstyret med kemiske sensorer, der kan registrere koncentrationer af elektrolytter som kalium og natrium, og metabolitter som glucose.

Javey og hans team arbejdede sammen med forskere ved VTT Technical Research Center i Finland for at udvikle en måde til hurtigt at fremstille sensorlapperne i en rulle-til-rulle-behandlingsteknik, der ligner silketryk.

"Rulle-til-rulle-behandling muliggør produktion af engangsplastre i store mængder til lave omkostninger, " sagde Jussi Hiltunen fra VTT. "Akademiske grupper får betydelig fordel af roll-to-roll-teknologi, når antallet af testenheder ikke begrænser forskningen. Derudover opskaleret fremstilling demonstrerer potentialet til at anvende svedfølende koncept i praktiske applikationer."

For bedre at forstå, hvad sved kan sige om den menneskelige krops sundhed i realtid, forskerne placerede først svedsensorerne på forskellige steder på frivilliges kroppe – inklusive panden, underarm, underarm og øvre ryg – og målte deres svedhastigheder og natrium- og kaliumniveauerne i deres sved, mens de kørte på en motionscykel.

De fandt ud af, at lokal svedhastighed kunne indikere kroppens samlede væsketab under træning, hvilket betyder, at sporing af svedhastighed kan være en måde at give atleter et heads up på, når de måske presser sig selv for hårdt.

"Traditionelt, hvad folk har gjort, er, at de ville opsamle sved fra kroppen i et vist tidsrum og derefter analysere det, " sagde Hnin Yin Yin Nyein, en kandidatstuderende i materialevidenskab og teknik ved UC Berkeley og en af ​​hovedforfatterne på papiret. "Så man kunne ikke rigtig se de dynamiske ændringer særlig godt med god opløsning. Ved hjælp af disse bærbare enheder kan vi nu kontinuerligt indsamle data fra forskellige dele af kroppen, for eksempel for at forstå, hvordan det lokale svedtab kan estimere væsketab i hele kroppen."

De brugte også sensorerne til at sammenligne svedglukoseniveauer og blodsukkerniveauer hos raske og diabetespatienter, konstatere, at en enkelt svedglukosemåling ikke nødvendigvis kan indikere en persons blodsukkerniveau.

"Der har været meget håb om, at ikke-invasive svedtests kunne erstatte blodbaserede målinger til diagnosticering og overvågning af diabetes, men vi har vist, at der ikke er en enkel, universel sammenhæng mellem sved og blodsukkerniveauer, " sagde Mallika Bariya, en kandidatstuderende i materialevidenskab og teknik ved UC Berkeley og den anden hovedforfatter på papiret. "Dette er vigtigt for samfundet at vide, så vi fremover fokuserer på at undersøge individualiserede eller multi-parameter korrelationer."