Износостойкий датчик пота может отслеживать обезвоживание, усталость, усталость

Износостойкий датчик пота может отслеживать обезвоживание, усталость, усталость

Али Джави, профессор электротехники и информатики Калифорнийского университета в Беркли, и его коллеги публикуют подробности своего творчества в журнале Nature.

По словам группы, их неинвазивное устройство, которое может быть встроено в браслеты и повязки на голове, является первой полностью интегрированной электронной системой, которая может непрерывно и одновременно контролировать несколько химических веществ пота.

«Человеческий пот содержит богатую физиологическую информацию, что делает его привлекательным для неинвазивных носимых сенсоров, — говорит профессор Джави. «Однако пот является сложным, и необходимо измерить несколько целей, чтобы получить значимую информацию о вашем состоянии здоровья.»

«В связи с этим, — добавляет он, — мы разработали полностью интегрированную систему, которая одновременно и выборочно измеряет несколько анализов пота и передает обработанные данные на смартфон по беспроводной связи». Наша работа представляет собой технологическую платформу для мониторов здоровья на основе пота».

Устройство может предложить неинвазивную альтернативу анализу крови.

Прототип устройства состоит из гибкой печатной платы с 10 микросхемами, которая подключается к пяти датчикам, контролирующим уровень глюкозы, лактата, натрия, калия и температуру тела.

Каждый из четырех измеряемых биохимических веществ может дать представление о здоровье и благополучии пользователя. Например, лактат дает информацию об усталости мышц, а калий может дать информацию об обезвоживании.

При контакте с потоотделением датчики генерируют электрические сигналы. Эти сигналы считываются микросхемами и корректируются с учетом изменений температуры кожи, что, по мнению исследователей, является ключевым процессом.

«Интегрированная система позволяет нам использовать измеренную температуру кожи для калибровки и регулировки показаний других датчиков в режиме реального времени», — говорит соруководитель Вей Гао, научный сотрудник лаборатории профессора Джейви (Wei Gao). «Это важно, потому что реакция датчиков глюкозы и лактата может сильно зависеть от температуры.»

Затем сигналы передаются по беспроводной связи в разработанное командой приложение для смартфона, которое синхронизирует данные.

Профессор Джави далее объясняет, как работает устройство, на видео ниже:

Команда протестировала прибор на 26 здоровых добровольцах, поскольку они занимались физической активностью в помещении и на открытом воздухе с различной интенсивностью, например, ездили на велосипеде и бегали. Устройство было встроено в повязки на голове и браслеты, которые они носили во время тренировок.

Сравнивая показания сенсоров прибора с образцами пота участников, исследователи смогли подтвердить его точность и осуществимость в качестве носимого устройства на основе пота, которое контролирует состояние здоровья.

«Идея состоит в том, чтобы использовать это устройство, которое будет давать информацию в реальном времени: оно может сигнализировать о том, что вам нужно принимать лекарства или что вы обезвоживаетесь и вам нужно пить воду», — говорит профессор Джави.

Хотя в настоящее время анализ крови является «золотым стандартом», когда дело доходит до измерения метаболитов и электролитов в организме, соавтор исследования Джордж Брукс, профессор интегративной биологии в Университете Беркли, говорит, что он обладает потенциалом быть эффективной неинвазивной альтернативой:

» Наличие носимого сенсора пота просто невероятно, потому что метаболиты и электролиты, измеряемые прибором Javey, жизненно важны для здоровья и благополучия человека.

Изучая влияние физических упражнений на физиологию человека, мы обычно берем образцы крови. С помощью этой неинвазивной технологии когда-нибудь можно будет узнать, что происходит в физиологическом плане, без уколов иголками и маленьких одноразовых чашек на тебе».

Исследователи отмечают, что прибор может быть адаптирован для измерения других жидкостей организма, обеспечивая еще более глубокое понимание здоровья и благополучия человека.

«Мы хотим разрабатывать медицинские приложения», — говорит профессор Джави. «Посмотрев на эти другие химические вещества, мы сможем получить информацию о психическом здоровье человека.»

В 2014 году журнал «Медицинские новости сегодня» сообщил о создании носимого, похожего на кожу устройства, которое, по словам исследователей, позволяет осуществлять круглосуточный мониторинг состояния здоровья сердечно-сосудистой системы и кожи.