Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Tärkeimmät takeaways
- Tutkijat rakensivat hikeä mittaavan laitteen ohuen, joustavan, vesitiiviin liimalaastarin muodossa.
- Laite voi analysoida hikeä biokemikaaleille, kuten kortisolille, glukoosille, C-vitamiinille ja kloorille.
- Se voi mitata tärkeimmät fysiologiset markkerit auttaakseen ihmisiä seuraamaan terveyttä, yleisurheilua ja jopa sotilaallista suorituskykyä.
Vain tippa hiki voi paljastaa paljon ihmisen kehosta. Biokemian joidenkin keskeisten komponenttien ymmärtäminen voi olla yhtä helppoa kuin lyödä liimalaastaria ja pyyhkäistä sitä älypuhelimesi lähelle.
Tässä viikolla vuonnaKansallisen tiedeakatemian julkaisutTutkijaryhmä ilmoitti kehittävänsä ohuita, joustavia laastareita, jotka voivat kerätä ja analysoida pieniä määriä hikiä reaaliajassa.
"Pehmeät mikrofluidijärjestelmät, jotka sieppaavat, varastoivat ja suorittavat mikrolitra-hiki-tilojen biomarkkerianalyysin in situ, kun se ilmestyy ihon pinnalta, edustavat nousevaa pukeutuvan tekniikan luokkaa, jolla on tehokkaat ominaisuudet, jotka täydentävät perinteisten biofysikaalisten anturilaitteiden ominaisuuksia , Kirjoittajat kirjoittavat.
Tämä laastari käyttää väriä vaihtavaa kemiaa käyttäjän glukoosin, laktaatin, kloorin, kortisolin ja muun määrän mittaamiseen. Nämä voivat auttaa arvioimaan ihmisen terveyden eri osia, kuten heidän nesteytystasoaan ja stressiä.
"Yritämme kehittää joukko tekniikoita, jotka voidaan tuottaa tarrana", kirjoittaja John Rogers, tohtori, biolääketieteen, materiaalitieteen ja neurologisen kirurgian professori Luoteis-yliopistossa, kertoo VeryWell. "Tämä on eräänlainen korkean veden merkki meille tämän tyyppisen laitteen toiminnallisuuden suhteen."
Mitä tämä tarkoittaa sinulle
Kuluttajien on pian saatavana liimalaastareita käytettäväksi yleisurheilussa ja ravitsemuksessa. Hikiä mittaavat laitteet pystyvät testaamaan useita terveystietoja ja ne voidaan pian integroida puettaviin laitteisiin, kuten älykelloihin.
Kuinka korjaustiedosto toimii
Verikokeet ovat yleisin tapa kerätä tietoja tietyistä keskeisistä biokemikaaleista, kuten natrium, kalium, kloridi ja urea. Tämä prosessi on kuitenkin invasiivinen, koska se vaatii ihon pistämistä tai tunkeutumista siihen ruiskulla. Tämä tekee siitä vähemmän houkuttelevan rutiiniprosessina.
Hiki puolestaan voidaan kerätä ihon pinnalta ilman invasiivisia toimia. Ja se sisältää useita biokemikaaleja, jotka ovat hyödyllisiä terveystulosten ymmärtämisessä ja muokkaamisessa.
Historiallisesti hiki keräily oli erityisen haastavaa. Joskus siihen kuului sen kaavinta iholta työkalulla, joka ei ole toisin kuin vetolasta. Ihon laiduntamisessa materiaalit, kuten ihosolut, lika ja öljy, voivat tahattomasti saastuttaa näytteen.
Tämä uusi laite käyttää mikrofluiditeknologiaa ohjaamaan pieniä määriä hikiä pienissä kanavissa, venttiileissä ja säiliöissä laastarissa. Kun hiki vapautuu ihon huokosista, se kulkee näiden reittien läpi ja on vuorovaikutuksessa määritysten - komponenttien kanssa mitattaakseen hikiä sisältävien kemikaalien koostumuksen. Paitsi että tämä kiinteä laastari varmistaa, että hiki näyte on koskematon, se myös mahdollistaa sen analysoinnin reaaliajassa.
"Nämä mikrofluidialustat ovat muuttaneet protokollia, joita voit käyttää hikiopiskeluun", Rogers, joka on myös biointegroidun elektroniikan keskuksen perustajajohtaja, sanoo.
Laastarit ovat käyttäjälle suhteellisen huomaamattomia. Yksi syy sen pieneen kokoon ja joustavaan rakenteeseen on, että laastari ei sisällä isoa akkua. Sen sijaan se toimii vuorovaikutuksessa älypuhelinten kanssa.
Lähellä olevan viestintätekniikan hyödyntäminen, joka mahdollistaa langattomien maksujen kaltaiset toiminnot, korjaustiedosto ja älypuhelin voivat tehokkaasti vaihtaa virtaa ja tietoja. Laastari vastaanottaa virtaa langattomasti puhelimen radioaaltojen avulla, ja hiki - kuten kerätty määrä ja sen kemiallinen koostumus - välitetään takaisin puhelimeen.
Laitteen on oltava lähellä älypuhelinta, jotta se toimisi, mikä tarkoittaa, että käyttäjän on pyyhkäistävä puhelimensa lähelle patchia saadakseen virtaa. Mutta, Rogers sanoo, tutkijat voisivat kehittää suuremman antennin laitteen, joka voitaisiin asentaa kuntopyörän kaltaiseen, jotta lukeminen olisi jatkuvaa.
Mitä hiki voi kertoa meille
Hiki-keräyksen ei-invasiivinen luonne voi olla erittäin hyödyllinen, etenkin ihmisille, jotka luottavat rutiininomaisiin verikokeisiin terveystilanteensa mittaamiseksi.
"Haittana on, että kukaan ei oikeastaan tiedä kaiken niin paljon hikeestä", Rogers sanoo. "Siinä on nämä kemialliset komponentit - se tunnetaan. Mutta kuinka se kerääntyy verta vastaan, on mielenkiintoinen tutkimuskysymys, ja olemme aivan keskellä sitä. "
Hänen tutkimusryhmänsä työskentelee kardiologien ryhmän kanssa Chicagon Lurie-lastensairaalassa ymmärtääkseen paremmin, kuinka hiki biomarkkerit veressä oleviin. Esimerkiksi sekä hiki että veri sisältävät glukoosia. Tutkijat mittaavat tasot molemmissa näytteissä ja arvioivat, korreloivatko nämä kaksi ja miten hikianturit ovat tarkempia ja hyödyllisiä.
Kortisolin, samoin kuin glukoosin ja C-vitamiinin vapautumisen kehossa hiki voi myös antaa ymmärrystä käyttäjän mielenterveydestä ja fyysisestä stressistä. Kortisoli vapautuu vastauksena fyysisiin ja henkisiin stressitekijöihin, ja se voi laukaista glukoosin kulutuksen, kun keho alkaa taistella tai lentää. Lisääntynyt kortisolitaso liittyy myös liikalihavuuteen, diabetekseen, hypertensioon ja masennukseen.
Kirjoittajat ovat toiveikkaita siitä, että näiden biokemikaalien seuraaminen hiki johtaa parempaan ymmärrykseen siitä, miten kortisoli, glukoosi ja C-vitamiini ovat vuorovaikutuksessa.
Kuinka hikiä mittaavia laitteita käytetään
Nykyiset älykellomallit - kuten Apple Watch ja Fitbit - sisältävät työkaluja sykkeen, liikkeen ja veren happipitoisuuden mittaamiseen. Näiden fyysisten mittausten jälkeen hikianturin lisääminen antaisi käyttäjille mahdollisuuden seurata myös biokemiallisia ominaisuuksia ja niiden vaikutuksia käyttäjän terveyteen.
"Minusta tuntuu, että lopulta nämä suuret markkinatoimijat ottavat hikoilun huomioon, koska se ei ole invasiivista", Tolga Kaya, PhD, Connecticutin Sacred Heart Universityn insinööriohjelmien johtaja, kertoo Verywellille. "Kun he ottavat sen käyttöön kellossaan, se tulee olemaan isompi."
Rogersin ja hänen tiiminsä tutkimuksen perusteella Gatorade kehitti GX-hikipaikan. Tuote on yksinkertaistettu versio tutkimuksessa kuvatusta ja testaa vain urheilijoille merkityksellisiä tekijöitä, kuten nesteytys- ja elektrolyyttitasot.
Tuote ilmoitettiin helmikuun NBA All-Star -pelissä puoliaikana kaupan kautta, ja se on saatavana urheiluvälineiden myymälöissä ensi vuonna. Laastari siirtyi myös virtuaalimaailmaan tuotteena videopelin uusimmassa versiossa NBA 2K.
Tällä tekniikalla on useita käyttötarkoituksia yleisurheilussa ja ravitsemuksessa, mukaan lukien hikihäviön ja elektrolyyttitasojen seuraaminen.
"Voit kertoa, onko joku nesteytetty tai kuivunut reaaliajassa, mikä on erittäin hyödyllistä, koska kun huomaat, että olet jano tai dehydratoitu, on jo liian myöhäistä tuoda se takaisin", Tolga sanoo, joka ei ole sidoksissa Luoteis-paperi. "Menetät henkisen suorituskyvyn, fyysisen suorituskyvyn melko nopeasti."
Rogers ja Tolga sanovat, että nämä laitteet voivat olla hyödyllisiä myös armeijalle. Palvelevien ihmisten terveyden ylläpitämiseksi tällaiset laastarit voisivat arvioida niiden nesteytys- ja kortisolitasot varmistaakseen fyysisen ja henkisen suorituskyvyn huippunsa.
Kun tutkijat oppivat suunnittelemaan laitteita, jotka ovat rinnakkain elävien järjestelmien kanssa, on mahtavaa mahdollisuutta. Rogers sanoo, että aivojen implantoitavista laitteista patch-laitteisiin vastasyntyneiden terveyden seuraamiseksi on monia tapoja auttaa meitä ymmärtämään paremmin perusbiologiaamme.
"Se on todella rikas, laaja tila tehdä keksintöihin suuntautuvaa akateemista tutkimusta", Rogers sanoo. "Se on eräänlainen tiede, jolla on seurauksia tietyssä mielessä. Jos kehität ymmärrystä, saatat pystyä luomaan perustan tekniikoille, jotka voivat muuttaa tapaa, jolla teemme terveydenhoitoa, hyödyttäen potilaita suoraan ja parantamalla tuloksia, alentamalla kustannuksia ja käyttöönottoa köyhillä planeetan alueilla. "