Vodootporan nosivi može analizirati znoj, čak i dok ste plivanje

Sportaši na triatlonu Svjetskog prvenstva u Ironmanu 2018. bili su među prvima koji su testirali novi senzor znoja koji su razvili inženjeri na Sveučilištu Northwestern. Dok su najbolji triatlonci na svijetu plivali 2,4 milje, vozili su se 100 milja, i trčali maraton, ovaj sićušni nosivi prilepio se izravno na njihovu kožu poput prozirne trake, mjereći jedinstvenu kemiju svake kapi znoja - prijenos vitalnih mjerenja koji mogu napraviti ili prekinuti intenzivnu utrku izdržljivosti.

Kada je riječ o senzorima koji se mogu nositi u sportu, mi tradicionalno razmišljamo o praćenju mjernih podataka kao što su izlaz snage ili otkucaji srca koji mogu pomoći sportašu u upravljanju svojom izvedbom. No, polje koje se može nositi se širi, a znanstvenici žele mjeriti širi raspon čimbenika koji mogu utjecati na sportske performanse. Senzor znoja je član ove nove klase nosive tehnologije.

Razvio ga je dr. John Rogers, doktor znanosti, inženjerski profesor na Northwesternu i predsjednik upravnog odbora tvrtke Epicore Biosystems - tvrtke koja je specijalizirana za fleksibilne uređaje za praćenje tekućina. On kaže Inverzan da su rani testovi uređaja na Svjetskom prvenstvu u Ironmanu bili uspješni i da će izgledati da pokrenu komercijalnu verziju uređaja tijekom godine. njegov Znanstveni napredak papir, objavljen u petak, daje neke pojedinosti o tome kako patch zapravo radi.

"Bili smo zainteresirani vidjeti da li će uređaji ostati, iskreno", kaže Rogers o suđenju uređaja na Svjetskom prvenstvu u Ironmanu. "Trče okolo, plivaju, biciklizam. Uređaji su dobro funkcionirali cijelo vrijeme, skupljali su znoj i radili čitanje kako smo očekivali. Sportaši su otkrili da uređaji pružaju vrijedne informacije - oni nisu ometali ni na koji način niti su iritirali na bilo koji način."

Mjerenje znojenja i kemije znoja

Rogersov senzor znoja, koji je do sada neimenovan, nije prvi senzor znoja. On, međutim, vjeruje da ga njegov dizajn i robusnost razdvajaju. Novi papir ukazuje da je senzor potpuno bez elektronike i temelji se na dizajnu fleksibilnog ljepljivog flastera, koji se lijepi na kožu kao pomoćna traka.

"U suštini prikupljamo jednu ili dvije kapljice znoja", kaže Rogers. "Znoj koji izlazi iz kože odmah prelazi u potpuno zatvorene kanale i rezervoare gdje možemo očitati brzinu znoja, gubitak znoja i kemiju znoja."

Odatle, nosivi zapravo funkcionira kao termometar, kaže Rogers. Kako znoj ispunjava kanale, postaje crven ili plav. Udaljenost između tih dviju crvenih ili plavih oznaka u smjeru kazaljke na satu označava koliko je znoja izgubljeno - iako su dvije oznake, kada se stavljaju na ljudsku kožu, prilično blijedi:

Jedini aspekt kemije znoja koji ovaj uređaj može izmjeriti, barem onoliko koliko trenutno postoji, je razina elektrolita. To je značajno iz dva razloga. Prvo, neki od autora ovog rada zaposleni su u Znanstvenom institutu za sport Gatorade, tako da je gubitak elektrolita definitivno u njihovoj kormilarnici. Ipak, održavanje ravnoteže elektrolita - osobito natrija - može biti važno tijekom dugotrajnih događaja izdržljivosti. Većina ljudi ima više nego dovoljno natrija u svojim dijetama za početak, ali za sportaše koji trče maratone i ultramaratone postoje smjernice za unos natrija (posebno za "slane veste").

Ova nosiva koristi kombinaciju kemikalija koje reagiraju s molekulama izgubljenim u znoju. Kada je gubitak elektrolita visok, znoj zarobljen u flasteru će promijeniti boju ako se stvari pogoršaju:

"Imamo kemijski reagens koji mijenja boju od svijetlo ružičaste do tamno crvene ovisno o razinama elektrolita", kaže Rogers. "Samo oko možete pogledati i vidjeti" Oh, moja razina elektrolita u znoj je vrlo visoka ili je medij, ili je niska. "Možete koristiti te informacije bez ikakve elektronike."

Testovi stvarnih sportaša

Papir se uglavnom bavi konstrukcijom uređaja, ali primjećuje se da je flaster uspješno filtrirao znoj iz slane vode u plivanju za sportaše Ironmana. Također se pridržavala kože više od dva sata "podvodnih operacija". Suđenje Ironmanu naziva "pilot-istraživanje" - iako primjećuje da su ga testirali na "oko 250 sportaša u ovom trenutku", uključujući tenisače i košarkaši

U ovom trenutku uređaj ne prenosi informacije na, recimo, mobilnu aplikaciju. U ovom trenutku uređaji će biti jednokratni - za svaku utrku ili trening koristite novi. Također je ukazao kako će tijekom godine biti komercijalno lansiranje i da radi s "velikim" industrijskim partnerom.

"Prilično smo duboko testirali ove uređaje, iako bih rekao da je Ironmanov događaj u Koni bio najizazovniji, s obzirom na sve različite okolnosti kako se krećete kroz utrku", dodaje on. "Sretni smo što su uređaji dobro funkcionirali."

> Sažetak: Neinvazivno, in situ biokemijsko praćenje fiziološkog statusa, pomoću znoja, moglo bi omogućiti nove oblike dijagnostike zdravstvene skrbi i personalizirane strategije hidratacije. Najnovija dostignuća u prikupljanju znoja i senzorskim tehnologijama pružaju moćne mogućnosti, ali nisu učinkoviti za upotrebu u ekstremnim situacijama kao što su vodene ili sušne sredine, zbog jedinstvenih izazova u uklanjanju smetnji / onečišćenja iz okolne vode, održavanju robusne adhezije u prisustvu viskoznih sile otpora i / ili snažno gibanje, te sprečavanje isparavanja prikupljenog znoja. Ovaj rad predstavlja materijale i dizajn za vodootporne, epidermalne, mikrofluidne i elektronske sustave koji prianjaju na kožu kako bi omogućili hvatanje, skladištenje i analizu znoja, čak i dok su potpuno pod vodom. Terenski pokusi pokazuju sposobnost ovih uređaja za prikupljanje kvantitativnih mjerenja in situ mjerenja lokalne koncentracije znojenja, lokalnog gubitka znoja (i brzine znoja) i temperature kože tijekom snažne fizičke aktivnosti u kontroliranim, zatvorenim uvjetima i plivanju u otvorenom moru.