En nackdel med medicinska sensorer som testar mänsklig svett:Du måste svettas.

Att svettas från ansträngning eller en kvävande rumstemperatur kan vara opraktisk för vissa patienter och osäker för andra. Och om de inte är på andra etappen av Tour de France, det är osannolikt att patienter kommer att vilja svettas hela dagen till förmån för en sensoravläsning.

Men forskare vid University of Cincinnati har kommit på ett nytt sätt att stimulera svettkörtlar på en liten, isolerad hudfläck så att försökspersonerna kan hålla sig svala och bekväma och utföra sin dagliga rutin utan att spendera timmar på ett löpband.

UC-professorn Jason Heikenfeld och UC-utexaminerade Zachary Sonner kom med en apparat storleken på ett plåster som använder ett kemiskt stimulerande medel för att producera svett, även när patienten är avslappnad och sval. Sensorerna kan också förutsäga hur mycket patienter svettas, en viktig faktor för att förstå de hormoner eller kemikalier som biosensorerna mäter. Studien publicerades den 25 juli i tidskriften nanotechnology Lab on a Chip .

"Utmaningen är inte bara att komma med nya tekniska genombrott som detta, men också sammanföra alla dessa tekniska lösningar i en pålitlig och tillverkningsbar enhet, sa Heikenfeld.

Han var med och grundade ett biosensorföretag, Eccrine system, Inc., som jagar just det.

Biomedicinska sensorer är en del av en medicinteknisk industri som värderas till 88 miljarder dollar i USA, enligt marknadsundersökningsföretaget IbisWorld. Branschen är redo att se explosiv tillväxt under de kommande fem åren med tillkomsten av ny teknik och ökande konkurrens.

Heikenfeld hjälpte till att lansera Cincinnati biosensorföretag 2013 med hjälp av UC:s Technology Accelerator-program. Han fungerar som Eccrine Systems chief science officer och utnämndes nyligen till UC:s biträdande vice vd för entreprenörsfrågor och teknologikommersialisering.

Företagets arbete väcker internationell uppmärksamhet på grund av det djupgående sätt som det kan förändra hälsodiagnostik och övervakning, han sa.

"Läkare skulle älska att veta om kemikaliekoncentrationerna ökar eller minskar över tiden, " sa Heikenfeld. "Vad var din baslinje innan du blev sjuk? Sedan genom att mäta förändringen i koncentrationer, vi vet ännu mer om hur sjuk du är eller hur snabbt du blir bättre."

Blodanalys anses vara guldstandarden för biometrisk analys. Men biometrisk testning med blod är invasiv och kräver ofta användning av ett labb. Det är mycket svårare för läkare att utföra kontinuerlig övervakning av blod under timmar eller dagar.

Svett ger ett icke-invasivt alternativ, med kemiska markörer som är mer användbara för att övervaka hälsan än saliv eller tårar, sa Heikenfeld.

"Folk ignorerade länge svett eftersom, även om det kan vara en vätska av högre kvalitet för biomarkörer, du kan inte lita på att ha tillgång till det, "Sa Heikenfeld. "Vårt mål var att uppnå metoder för att stimulera svett närhelst det behövs - eller i dagar."

Heikenfeld, också chef för UC:s laboratorium för nya enheter, har studerat problemet i sju år. Forskare säger att svett ger mycket av samma användbara information om patienter som blod. Problemet har alltid varit att få samma konsekventa prov som är möjligt med en vanlig blodtagning, han sa.

"Vi tror att de lösta ämnen du hittar i blod kommer du att hitta i svett, " sa han. "Vi har postulerat att under en tid och, i nuläget, har inte sett något som ändrar vår hypotes."

Att testa svett har andra möjliga fördelar jämfört med blod, han sa.

"Om du tar blodprov, du får en datapunkt, " sa han. "I många fall, läkare skulle älska att veta om koncentrationerna ökar eller minskar över tiden."

För studien, forskarna använde sensorer och en gel som innehöll karbakol, en kemikalie som används i ögondroppar, till försökspersonens underarm i 2,5 minuter.

De använde tre metoder för att erhålla sensordata:gelen och sensorerna ensamma och i kombination med memory foam stoppning (för att ge bättre kontakt mellan sensorn och huden) och jontofores, en elektrisk ström på 0,2 milliampere som driver en liten mängd karbakol in i det övre lagret av huden och lokalt stimulerar svettkörtlar men orsakar ingen fysisk känsla eller obehag.

Sedan registrerade de data som erhållits från försökspersonens svett under 30 minuter med hjälp av sensorer som mätte koncentrationer av svettelektrolyter. Carbachol var effektivt för att framkalla svettning under sensorn så länge som fem timmar. Heikenfeld sa att en efterföljande studie som framgångsrikt genererade sensorresultat i flera dagar med denna process för att stimulera svett.

De använde ett pH-känsligt färgämne för att observera resultaten. Den orange färgen blev blå när den reagerade med svett. Detta visade att svettkörtlarna stimulerades jämnt över sensorområdet.

"Detta arbete representerar ett betydande steg framåt inom svettkännande teknologi, ", avslutades studien.

"Tänk dig att kunna övervaka hjärtpatienter efter att de har släppts från sjukhuset, eller förhindra uttorkning hos idrottare eller till och med hjälpa till att säkerställa att din kropp får exakt rätt koncentrationer av ett receptbelagt läkemedel, sa Heikenfeld.

"Det slutliga målet är bekvämlighet och tillförlitlighet för biomedicinska tillämpningar, sa alun Sonner, huvudförfattare till tidningen.

"Slutmålet är att ta idén från ett bänktest till en bärbar enhet - kanske för personer i stressiga jobb som flygpiloter - och analysera dem för stress, " sa Sonner. "Om du är pilot, du kan inte ta blodprov medan du flyger planet. Men en sensor kan analysera svett så att vi kan börja förstå hur deras kropp reagerar på stressiga situationer."

Studien kommer vid en tidpunkt då många konsumenter tar en mer aktiv roll i att övervaka sin egen kroppskemi och använder bärbar teknologi för att spåra deras framsteg mot ett idrotts- eller välmåendemål.

Sensorerna som UC utvecklade kan hjälpa till att spåra förändringar i hormoner som kortisol, som släpps när någon är stressad.

"Kortisolnivåer kan hjälpa tränare att veta hur hårt de behöver träna en idrottare tills de driver dem för långt, " han sa.

Det är ögonblicket då atletisk prestation börjar avta medan risken för skador ökar dramatiskt, han sa.

Möjliga användningsområden går långt utöver olympiska idrottare. U.S.A. Air Force Research Laboratory vid Wright-Patterson Air Force Base, en UC-forskningspartner, är extremt intresserad av att mäta kortisol hos piloter som står inför psykiskt och fysiskt påfrestande situationer. Att övervaka deras hälsa och prestanda över tid med hjälp av icke-invasiva sensorer skulle vara till stor hjälp, sa Heikenfeld.

Likaså, det kan vara användbart för patienter som kanske vill utföra regelbunden hälsoövervakning hemma efter en operation, sa Sonner.

"Det är särskilt användbart för uppföljningsbesök där det normalt finns någon typ av blodprov som måste göras. De skulle kunna bära ett engångsplåster i 20 minuter istället, sa Sonner.

Och spara tid och pengar för en onödig resa till blodlabbet eller läkarmottagningen:helt värt svetten.