Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Võtmed kaasa
- Teadlased ehitasid higi tajuva seadme õhukese, painduva, veekindla kleepuva plaastri kujul.
- Seade suudab analüüsida higistamist biokeemiliste ainete, näiteks kortisooli, glükoosi, C-vitamiini ja kloori suhtes.
- Selle abil saab mõõta peamisi füsioloogilisi markereid, mis aitavad inimestel jälgida tervist, kergejõustikku ja isegi sõjalist jõudlust.
Vaid tilk higi võib inimese keha kohta palju paljastada. Nüüd võib teie biokeemia mõnede põhikomponentide mõistmine olla sama lihtne kui kleepuva plaastri klõpsimine ja selle nutitelefoni lähedal pühkimine.
Sel nädalal aastal avaldatud artiklisRahvusliku Teaduste Akadeemia toimetisedteadlaste meeskond teatas õhukeste, painduvate plaastrite väljatöötamisest, mis suudavad väikseid higi koguseid reaalajas koguda ja analüüsida.
„Pehmed mikrofluidisüsteemid, mis hõivavad, salvestavad ja teostavad mikroliitri higi biomarkerianalüüsi kohapeal, kui see ilmub naha pinnalt, esindavad arenevat kantava tehnoloogia klassi, millel on võimsad võimalused, mis täiendavad traditsiooniliste biofüüsikaliste sensorite seadmeid , ”Kirjutavad paberi autorid.
See plaaster kasutab värvi muutvat keemiat, et mõõta kandja glükoosi, laktaadi, kloori, kortisooli ja palju muud. Need võivad aidata hinnata inimese tervisekomponente, näiteks vedeliku ja stressi taset.
"Mida me proovime teha, on välja töötada komplekt tehnoloogiaid, mida saab muuta kleebise kujul," on kaasautor Loodeülikooli biomeditsiinitehnika, materjaliteaduse ja neuroloogilise kirurgia professor PhD John Rogers, räägib VeryWell. "See on meie jaoks selline kõrge veemärk, mis puudutab seda tüüpi seadme funktsionaalsuse ulatust."
Mida see teie jaoks tähendab
Varsti on tarbijatele saadaval kleepuvad plaastrid, mida saab kasutada kergejõustikus ja toitumises. Higitunnetusseadmetel on võimalus testida mitut tervisemõõdikut ja neid saab peagi integreerida sellistesse kantavatesse seadmetesse nagu nutikellad.
Kuidas plaaster töötab
Vereanalüüs on kõige levinum meetod teatavate peamiste biokeemiliste ainete, nagu naatrium, kaalium, kloriid ja karbamiid, kohta teabe kogumiseks. See protsess on aga invasiivne, kuna see nõuab naha torkimist või süstlaga tungimist. See muudab selle rutiinse protsessina vähem atraktiivseks.
Higi aga saab naha pinnalt koguda ilma invasiivsete toiminguteta. Ja see sisaldab mitmeid biokeemilisi aineid, mis on kasulikud tervisetulemuste mõistmiseks ja kujundamiseks.
Ajalooliselt oli higi kogumine eriti keeruline. Mõnikord kaasnes see naha kraapimisega tööriistaga, mis pole erinevalt kaabitsast. Naha karjatamisel võivad sellised materjalid nagu naharakud, mustus ja õli tahtmatult proovi reostada.
See uus seade kasutab mikrofluidilist tehnoloogiat väikeste higi koguste suunamiseks läbi väikeste kanalite, ventiilide ja plaastris olevate reservuaaride. Kui higi eraldub naha pooridest, liigub see läbi nende radade ja on koostoimes analüüsidega - komponentidega, et mõõta higi kemikaalide koostist. See statsionaarne plaaster ei taga mitte ainult seda, et higiproov on puhas, vaid võimaldab seda ka reaalajas analüüsida.
"Need mikrofluidilised platvormid on muutnud protokolle, mida saate kasutada higi uurimiseks," ütleb Rogers, kes on ka Bio-Integreeritud Elektroonika Keskuse asutajadirektor.
Plaastrid on kandjale suhteliselt silmatorkamatud. Selle väikese suuruse ja paindliku struktuuri üks põhjus on see, et plaaster ei sisalda mahukat akut. Selle asemel töötab see nutitelefonidega suhtlemise kaudu.
Lähiside sidetehnoloogia kasutamine, mis võimaldab selliseid funktsioone nagu traadita maksed, saab plaaster ja nutitelefon tõhusalt energiat ja teavet vahetada. Plaaster saab toitu juhtmevabalt, kasutades telefonist raadiolainet, ja teave higi kohta - nagu kogutud kogus ja selle keemiline koostis - edastatakse telefoni tagasi.
Seade peab töötamiseks olema nutitelefoni lähedal, see tähendab, et kasutaja peab toite saamiseks seadme oma plaastri lähedale pühkima. Kuid Rogersi sõnul võiksid teadlased pideva lugemise saamiseks välja töötada suurema antenniga seadme, mille saaks paigaldada näiteks velotrenažöörile.
Mida higi võib meile öelda
Higi kogumise mitteinvasiivne olemus võib olla väga kasulik, eriti inimestele, kes tuginevad oma tervisliku seisundi mõõtmiseks tavapärastele vereanalüüsidele.
"Puuduseks on see, et keegi ei tea higist nii palju," ütleb Rogers. "Sellel on need keemilised komponendid - see on teada. Kuid see, kuidas see vere vastu koguneb, on huvitav uurimisküsimus ja me oleme selle keskel. "
Tema uurimisrühm teeb koostööd Chicago Lurie lastehaigla kardioloogide meeskonnaga, et paremini mõista, kuidas higistuvad biomarkerid on võrreldes verega. Näiteks sisaldavad nii higi kui ka veri glükoosi. Teadlased mõõdavad mõlema valimi taset ja hindavad, kas ja kuidas need kaks on omavahel seotud, et muuta higiandurid täpsemaks ja kasulikumaks.
Kortisooli, samuti glükoosi ja C-vitamiini higi kaudu organismi eraldumise mõõtmine võib anda ülevaate ka kasutaja vaimsest tervisest ja füüsilisest stressist. Kortisool vabaneb vastusena füüsilistele ja vaimsetele stressoritele ning see võib vallandada glükoositarbimise, kui keha lööb reageerima võitlusele või põgenemisele. Lisaks on kortisooli suurenenud tase seotud selliste seisunditega nagu rasvumine, diabeet, hüpertensioon ja depressioon.
Autorid loodavad, et nende biokeemiliste ainete jälgimine higi kaudu aitab paremini mõista, kuidas kortisool, glükoos ja C-vitamiin interakteeruvad.
Kuidas higi tuvastavaid seadmeid kasutatakse
Praegused nutikellamudelid - nagu Apple Watch ja Fitbit - sisaldavad tööriistu südame löögisageduse, liikumise ja vere hapnikutaseme mõõtmiseks. Nendest füüsilistest mõõtmistest kaugemale jõudmiseks võimaldaks higianduri lisamine kasutajatel jälgida ka biokeemilisi omadusi ja nende mõju kasutaja tervisele.
"Mul on tunne, et lõpuks võtavad need suured turuosalised higi tajuma, sest see pole invasiivne," ütleb Connecticutis asuva Püha Südame ülikooli inseneriprogrammide direktor PhD Tolga Kaya. "Kui nad selle oma kelladesse rakendavad, läheb see suuremaks."
Rogersi ja tema meeskonna uuringute põhjal töötas Gatorade välja GX Sweat Patchi. Toode on uuringus kirjeldatud versiooni lihtsustatud versioon ja testib ainult sportlaste jaoks olulisi tegureid, näiteks hüdratatsiooni ja elektrolüüdi taset.
Toode kuulutati veebruari NBA tähtede mängul poolaja jooksul reklaamklipi kaudu välja ja järgmisel aastal on see saadaval spordikaupade kauplustes. Samuti läks plaaster videomängu NBA 2K uusimas versioonis tootena virtuaalsesse sfääri.
Sellel tehnoloogial on kergejõustiku ja toitumise valdkonnas mitmesuguseid kasutusviise, sealhulgas higikao ja elektrolüütide taseme jälgimine.
"Saate öelda, kas keegi on reaalajas hüdreeritud või dehüdreeritud, mis on väga kasulik, sest kui märkate, et teil on janu või dehüdratsioon, on juba liiga hilja seda tagasi tuua," ütleb Tolga, kes pole seotud Loode paber. "Sa kaotad vaimse jõudluse ja füüsilise jõudluse üsna kiiresti."
Rogersi ja Tolga sõnul võivad need seadmed olla kasulikud ka sõjaväele. Teenindavate inimeste tervise paremaks säilitamiseks võiksid sellised plaastrid hinnata nende hüdratatsiooni ja kortisooli taset, et tagada maksimaalne füüsiline ja vaimne jõudlus.
Kui teadlased õpivad elavate süsteemidega koos eksisteerivate seadmete konstrueerimise kohta, on ruumi uskumatuks võimaluseks. Alates aju siirdatavatest seadmetest kuni vastsündinute tervise jälgimiseks mõeldud plaastriteni ütleb Rogers, et uute tööriistade abil saate meie põhibioloogiat paremini mõista.
"See on tõeliselt rikas ja lai ruum avastustele suunatud akadeemiliste uuringute tegemiseks," ütleb Rogers. "See on teatud mõttes teadus, millel on tagajärjed. Kui teil tekib arusaam, võiksite luua aluse tehnoloogiatele, mis võiksid muuta tervishoiuteenuseid, pakkudes patsientidele otsest kasu ja paremaid tulemusi, vähendades kulusid ja kasutatavust vaesel planeedil. "
-hearing-tests.jpg)
