Svedesensor registrerer stressniveauer; Kan finde brug i rumforskning

Hvis nogen spurgte dig lige nu, hvor stresset du er, hvad ville du sige? En smule? En masse? Du ved ikke?

Det er alle gyldige svar, men de er ikke særlig nyttige for forskere og læger, fordi de er subjektive og ikke let kan kvantificeres. Ikke desto mindre, i stedet for en bedre metode til måling af stress, den fælles metode i årevis har bestået af et stress -spørgeskema. Hovedalternativet til spørgeskemaet, en blodprøve, kan levere kvantitative data, men kræver en uddannet professionel til at trække blodet, og stressen ved selve proceduren - at blive stukket med en stor nål - kan skæve resultaterne for mange mennesker.

Men noget bedre er måske lige om hjørnet.

Wei Gao, adjunkt i medicinsk teknik hos Caltech, har produceret en trådløs svedføler, der præcist kan registrere niveauer af cortisol, en naturlig forbindelse, der almindeligvis betragtes som kroppens stresshormon. I et nyt papir i tidsskriftet Matter, Gao og hans medforskere viser, hvordan de designede og lavede den masseproducerbare enhed, og hvordan den fungerer, og demonstrere, at det er effektivt til at detektere cortisolniveauer i næsten realtid.

Udviklingen af ​​en billig og præcis enhed til måling af cortisol kunne muliggøre mere udbredt og lettere overvågning af stress, men også af andre tilstande, herunder angst, Post traumatisk stress syndrom, og depression - som alle er korreleret med ændringer i cortisolniveauer.

Sensoren Gao udviklede er forberedt ved hjælp af en lignende tilgang som en anden svedføler, han for nylig har oprettet, der kan måle niveauet af urinsyre i blodbanen, som er nyttig til overvågning af tilstande som hjerte -kar -sygdomme, diabetes, eller nyresygdom. Den sved sensor, og den nye Gao og hans team har skabt, er begge lavet af grafen, en arklignende form for kulstof. Et plastark ætses med en laser for at generere en 3-D grafenstruktur med små porer, hvor sved kan analyseres. Disse porer skaber en stor mængde overfladeareal i sensoren, hvilket gør det følsomt nok til at detektere forbindelser, der kun findes i meget små mængder i sved. I den nye sensor, disse små porer er koblet med et antistof, en type immunsystemmolekyle, specielt følsom over for cortisol, således at den kan detektere forbindelsen.

Sensoren blev testet på to forskellige måder. I en test, en frivilliges sved blev analyseret over en periode på seks dage, og data, der repræsenterer cortisolniveauer, blev indsamlet. I et sundt individ, cortisolniveauer stiger og falder på en daglig cyklus. Niveauerne topper lige efter, at en person vågner hver morgen og falder hele dagen, og det er præcis, hvad sensoren opdagede.

Gao siger, at dette er den første demonstration af en sensor, der ikke -invasivt kan overvåge de daglige udsving i cortisol, tilføjer, at overvågning af en patients daglige cortisolcyklus kan afsløre tilstedeværelsen af ​​psykiske lidelser.

"Depressionspatienter har et andet døgnrytmemønster af cortisol, end raske individer gør, "siger han." Med PTSD -patienter, det er en anden. "

I den anden test, ændringer i cortisolniveauer blev registreret, da de opstod som reaktion på en akut stressor. Dette blev gjort gennem to forsøg. Først og fremmest, testpersoner blev bedt om at udføre aerobe øvelser, fordi intens træning vides at forårsage en stærk stigning i cortisol. I det andet forsøg, forsøgspersoner blev bedt om at nedsænke deres hænder i isvand, en stressor, der er tilstrækkelig til at fremkalde frigivelse af cortisol. I begge forsøg, sensorerne opdagede stigende cortisolniveauer med det samme.

"Vores analysetid kan kun være et par minutter, "Siger Gao." Typisk, en blodprøve tager mindst en til to timer og kræver stressfremkaldende blodtrækning. Til stressovervågning, tiden er meget vigtig. "

Selvom Gaos sensor kan finde mange anvendelser i typiske medicinske applikationer her på Jorden, det bliver også undersøgt for potentielle off-world applikationer. I oktober, NASA annoncerede, at Gao er en af ​​seks forskere, der er udvalgt til at deltage i undersøgelser af menneskers sundhed på dybe rum-missioner. Gao vil modtage finansiering til at udvikle sensorteknologien til et system til overvågning af stress og angst hos astronauter som en del af programmet, som administreres af Translational Research Institute for Space Health (TRISH).

"Vi sigter mod at udvikle et bærbart system, der kan indsamle multimodale data, herunder både vitaltegn og molekylær biomarkørinformation, at opnå den nøjagtige klassificering for dyb rumstress og angst, "Siger Gao.

Papiret, der beskriver sensoren og Gaos fund, med titlen, "Undersøgelse af cortisoldynamik i menneskelig sved ved hjælp af et grafenbaseret trådløst mHealth-system, "vises online den 26. februar og på tryk i april -udgaven af Stof .