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Der tragbare Schweißsensor kann Dehydrierung und Ermüdung überwachen
Tragbare Fitness- und Fitness-Tracker haben die Welt in den letzten Jahren im Sturm erobert. Aber Armbänder, die deine Herzfrequenz überwachen und wie viele Kalorien du verbrannt hast, könnten bald alte Nachrichten sein; Forscher haben jetzt ein Gerät entwickelt, das Schweißchemikalien misst, die den Benutzer auf Dehydration, Müdigkeit und mehr hinweisen könnten.
Der tragbare Schweißmonitor misst Glukose, Laktat, Natrium und Kalium im Schweiß.
Bildnachweis: Wei Gao et al.
Ali Javey, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der University of California-Berkeley, und Kollegen veröffentlichen die Details ihrer Kreation in der Zeitschrift Natur.
Laut dem Team ist das nicht-invasive Gerät, das in Armbänder und Stirnbänder integriert werden kann, das erste vollständig integrierte elektronische System, das mehrere Schweißchemikalien kontinuierlich und gleichzeitig überwachen kann.
"Der menschliche Schweiß enthält physiologisch wertvolle Informationen und ist daher eine attraktive Körperflüssigkeit für nicht-invasive tragbare Sensoren", sagt Prof. Javey. "Schweiß ist jedoch komplex und es ist notwendig, mehrere Ziele zu messen, um aussagekräftige Informationen über Ihren Gesundheitszustand zu erhalten."
"In diesem Zusammenhang", fügt er hinzu, "haben wir ein voll integriertes System entwickelt, das gleichzeitig und selektiv mehrere Schweißanalyten misst und die verarbeiteten Daten drahtlos an ein Smartphone überträgt. Unsere Arbeit präsentiert eine Technologieplattform für schweißbasierte Gesundheitsmonitore."
Gerät könnte eine nicht-invasive Alternative zu Bluttests bieten
Der Prototyp besteht aus einer flexiblen Leiterplatte mit 10 Schaltkreischips, die mit fünf Sensoren zur Überwachung von Glukose, Laktat, Natrium, Kalium und Körpertemperatur verbunden ist.
Jeder der vier gemessenen Biochemikalien kann einen Einblick in die Gesundheit und das Wohlbefinden des Benutzers geben. Laktat zum Beispiel liefert Informationen über Muskelermüdung, während Kalium Informationen über Dehydration liefern kann.
Bei Kontakt mit Schweiß erzeugen die Sensoren elektrische Signale. Diese Signale werden von den Schaltkreischips gelesen und auf Veränderungen der Hauttemperatur angepasst, was nach Ansicht der Forscher ein Schlüsselprozess ist.
"Das integrierte System ermöglicht es uns, die gemessene Hauttemperatur zu verwenden, um die Messwerte anderer Sensoren in Echtzeit zu kalibrieren und anzupassen", sagt Co-Lead-Autor Wei Gao, ein Postdoktorand in Prof. Javey's Labor. "Dies ist wichtig, weil die Reaktion von Glukose- und Laktatsensoren stark von der Temperatur beeinflusst werden kann."
Die Signale werden dann drahtlos an eine vom Team entwickelte Smartphone-App übertragen, die die Daten synchronisiert.
Prof. Javey erklärt weiter, wie das Gerät im folgenden Video funktioniert:
Das Team testete das Gerät an 26 gesunden Freiwilligen, die körperliche Aktivitäten im Innen- und Außenbereich mit unterschiedlichen Intensitäten wie Radfahren und Laufen betrieben. Das Gerät wurde in Stirnbänder und Armbänder integriert, die sie während des Trainings trugen.
Durch den Vergleich der Sensormesswerte des Geräts mit gesammelten Schweißproben von Teilnehmern konnten die Forscher ihre Genauigkeit und Machbarkeit als tragbares Schweißgerät, das die Gesundheit überwacht, bestätigen.
"Die Idee ist, dieses Daumen-hoch- oder Daumen-runter-Gerät zu haben, das Echtzeitinformationen liefert: Es könnte einen Alarm auslösen, dass Sie Medikamente nehmen müssen, oder dass Sie dehydriert werden und etwas Wasser trinken müssen, "sagt Prof. Javey.
Während Bluttests derzeit der "Goldstandard" sind, wenn es um die Messung von Metaboliten und Elektrolyten im Körper geht, sagt Studienkoautor George Brooks, Professor für integrative Biologie an der UC Berkeley, dass er das Potenzial hat, eine effektive nicht-invasive Alternative zu sein :
"Es ist wirklich unglaublich, einen tragbaren Schweißsensor zu haben, denn die vom Javey-Gerät gemessenen Metaboliten und Elektrolyte sind von entscheidender Bedeutung für die Gesundheit und das Wohlbefinden eines Menschen.
Wenn wir die Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf die menschliche Physiologie untersuchen, nehmen wir normalerweise Blutproben. Mit dieser nicht-invasiven Technologie wird es eines Tages möglich sein zu wissen, was physiologisch vor sich geht, ohne Nadelstiche oder kleine Einwegbecher an sich zu befestigen. "
Die Forscher merken an, dass das Gerät angepasst werden könnte, um andere Körperflüssigkeiten zu messen und einen noch tieferen Einblick in die Gesundheit und das Wohlbefinden einer Person zu geben.
"Wir wollen medizinische Anwendungen entwickeln", sagt Prof. Javey. "Wenn wir uns diese anderen Chemikalien ansehen, können wir vielleicht Informationen über die psychische Gesundheit eines Individuums erhalten."
Im Jahr 2014, Medizinische Nachrichten heute berichteten über die Schaffung eines tragbaren, hautähnlichen Geräts, von dem Forscher sagen, dass es 24 Stunden am Tag Herz-Kreislauf- und Hautgesundheit überwachen kann.
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