Papirbaseret enhed giver lavt strømforbrug, langsigtet metode til at analysere sved

Menneskelig sved indeholder adskillige biomolekyler, som forskersamfundet udforsker til ikke-invasiv medicinsk testning. Analysere sved til forskning, imidlertid, er ofte dyrt, og enheder er typisk kun pålidelige i et begrænset tidsrum.

Forskere ved North Carolina State University har konstrueret en papirbaseret enhed som en model af wearables, der kan samle, transportere og analysere sved i næste generation af bærbar teknologi. Ved at bruge en proces kendt som kapillærvirkning, beslægtet med vandtransport i planter, enheden bruger fordampning til at transportere væske, der efterligner menneskelig sved, til en sensor i op til 10 dage eller længere. De diskuterer deres arbejde i journalen Biomikrofluidik .

Værket var et samarbejde mellem Orlin Velev og Michael Dickey, rådgiver forskningen af ​​kandidatstuderende Timothy Shay og Tamogna Saha, som en del af NSF Center for Advanced Self-Powered Systems of Integrated Sensors and Technologies. Målet er at bruge papirets egenskaber til at pege en vej frem for mere overkommelige, længerevarende enheder.

Et centralt problem for enhver enhed til at analysere sved er, at sved indeholder salt, hvilken, ved fordampning, vil blive aflejret på en enhed og forstyrre væskestrømmen. Holdets enhed pakker aflejrede saltkrystaller tæt, giver mulighed for længere brug og en måde at studere tidspunktet for hvornår kemikalier er til stede i sveden.

"Vi forventede, at strømmen af ​​modelsveden vil blive undertrykt af aflejringen af ​​et saltlag inde i tørrepuden, " sagde Velev. "Ved at følge strømmen af ​​modelsved, vi fandt, ganske overraskende, at en sådan simpel papirkonstruktion kan opnå kontinuerlig svedpumpning og bortskaffelse i meget lange perioder."

Mikrofluidiske anordninger af papir kan også bruges som plastre, der kan bæres til at vurdere forløbet af visse sygdomme, eller hvor godt patienterne overholder lægemiddelregimer.

"De biologiske markører eller lægemiddelmetabolitter, der siver i patientens sved over en lang periode, vil blive fanget på papirpuden og bevaret på en tidsstemplet måde for at blive analyseret senere, ligner træringe, der bevarer rekorden for træudvikling, " sagde Dickey.

Drevet af væsken, der suger gennem papir, enheden kræver ikke ekstern strøm. Dens lave omkostninger udgør også anvendelser til billig medicinsk testning i under-ressourcemæssige patientpopulationer, som kæmper for at få adgang til sådanne tests. Sådanne hudplasteranalyser kunne fjerne behovet for at tage blodprøver.

Holdet har startet en række menneskelige forsøg for at udforske, hvordan teknologien giver længerevarende biomarkøranalyse, og de ser efter at genoptage forsøgene, når pandemiske sikkerhedsforanstaltninger gør det muligt at fortsætte.