Northwestern University professor John A. Rogers samarbetar med en bred samling partners inklusive Gatorade, Seattle Mariners, US Air Force och Shirley Ryan AbilityLab för att få sitt bärbara mikrofluidiska svettanalyssystem till stor spridning.

Enheten mäter svett och svett biomarkörer exakt och i realtid, tillåter idrottare, militär personal, fitnessproffs och andra för att övervaka svettfrekvens och elektrolytförlust, så att de kan hålla sig hydrerade, fylla på sina elektrolyter och hålla koll på sitt spel.

Partnerskapen syftar till att vidareutveckla, testa och validera Rogers enhet, som övervakar svettförlust och analyserar svettkemi med en enkel, visuell avläsning i realtid.

Tidigare utvecklat i Rogers Northwestern Engineering -laboratorium, det mjuka, flexibel enhet sitter på huden och mäter svett för att avgöra hur kroppen reagerar på träning. Lanserad från Rogers grupp genom Northwestern's Innovation and New Ventures Office (INVO), uppstart Epicore Biosystems har etablerat stora volymtillverkningskapacitet för dessa mikrofluidiska enheter. Det har också planer på att förpacka dem med näringsämnen, hudhälsa, kosmetika och sporthydreringsprodukter, med ytterligare möjligheter för användning inom klinisk medicin och rehabilitering.

"Gatorade Sports Science Institute vet mycket om svett, och de har mycket rigorösa testprotokoll för utvärdering av ny teknik i detta utrymme, "sa Rogers, Louis Simpson och Kimberly Querrey, professor i materialvetenskap och teknik, Biomedicinsk teknik och neurologisk kirurgi vid McCormick och Northwestern University Feinberg School of Medicine, och han är chef för Center for Bio-Integrated Electronics (CBIE).

"Vårt uppdrag vid Gatorade Sports Science Institute har alltid varit att hjälpa idrottare att optimera sin hälsa och prestanda genom forskning och utbildning inom hydrering och idrottsvetenskap, "sa Dr Lindsay Baker, huvudvetare vid Gatorade Sports Science Institute. "Genom vårt partnerskap med Epicore Biosystems, vi utvecklar spännande nya sätt att mäta och övervaka svett, vilket kan hjälpa oss att bättre rekommendera hydratiseringsstrategier för våra idrottare. "

Inledningsvis introducerades 2016, Rogers mikrofluiddesign har kommit långt under det senaste året. Tidigare konstruktioner mätte kloridförlust, glukos, laktat och pH -nivåer i svett. Nyare plattformar kvantifierar också koncentrationer av tungmetaller som bly- och arsenik- och urea- och kreatininnivåer, den senare avser njurhälsa.

De senaste enheterna kan också mäta dessa kemier kontinuerligt, i realtid, så att användarna kan övervaka hur deras svettkemi förändras under en träningsplan och under hela dagen.

"Enheterna från ett år sedan kunde bestämma den genomsnittliga kloridkoncentrationen under en träningsperiod, "Sade Rogers." Men nu har vi enheter som fylls i sekvens i tid. Detta är viktigt eftersom variationer i svettbiomarkörer ger en känsla av trötthet när du tränar. Vi hade inte den förmågan tidigare. "

Ännu bättre:idrottaren behöver inte pausa sitt träningspass för att dechiffrera komplicerad information. Istället, han eller hon kan övervaka dessa sekvensiellt förändrade nivåer med en enkel blick. Under träning, svett slingrar sig genom enhetens mikroskopiska kanaler och in i olika fack. I dessa fack, reaktioner med kemiska reagenser resulterar i synliga färgförändringar som kvantitativt relaterar till elektrolytkoncentrationer.

"De flesta vill veta om de tappar mycket klorid, lite eller nästan ingen, "Rogers sa." De kan bara ögonklocka enheten och avgöra om deras elektrolytnivåer är höga, medel eller låg. "

Medförfattare med forskare vid Gatorade Sports Science Institute, forskningen publicerades online idag, 16 februari i tidningen Vetenskapliga framsteg . Rogers kommer också att presentera arbetet som en del av sitt tal om biointegrerad teknik den 17 februari vid American Association for the Advancement of Science (AAAS) årsmöte i Austin, Texas. Rogers kommer att diskutera hur hans teknik kan användas för att hjälpa rehabiliterande strokeoffer.

En annan unik egenskap hos dessa senaste plattformar är deras förmåga att mäta användarnas svett under vattensporter, även när den är helt under vattnet. Nya självhäftande material och mikrofluidiska konstruktioner upprätthåller vattentäta tätningar mot huden för att fånga upp och analysera svett samtidigt som det förhindrar att omgivande vatten kommer in i enhetens mikroskopiska kanaler. Systemen distribuerades först på triatleter och används nu rutinmässigt av Northwesters simlag.

"Vi har varit oroliga för hur svettning påverkar hydrering och prestanda under träning och tävling, men tills nu, vi har inte kunnat göra kvantitativa mätningar, "sa Jarod Schroeder, huvudtränare för Northwestern herrsimlag. "Hudmonterade mikrofluidiska enheter från Rogers-gruppen tillåter oss, för första gången, att bestämma svett och elektrolytförlust kontinuerligt, som det förekommer i poolen under simning, utan någon negativ inverkan på våra idrottare. Insikterna är spännande. De anmärkningsvärt höga svettförlusterna som uppstår i poolen kräver noggrann schemaläggning för rehydrering. "

Genom Epicore Biosystems och CBIE, enheter är nu i stor utbredning med ett brett spektrum av olika organisationer. Seattle Mariners använder hundratals enheter för att spåra spelare under vårens träning.

"Dessa tunna, flexibla mikrofluidiska nätverk tillåter oss att kvantitativt spåra svettförlust och svettkemi mellan spelare i vår organisation, "sa Lorena Martin, en läkare och Mariners chef för högpresterande. "Dessa uppgifter kan ge oss unika, detaljerad, spelar-specifik information om elektrolytbalans och kroppskemi när som helst under ett spel eller träning. "

Aktiva flygare på Wright-Patterson Air Force Base i Dayton, Ohio använder också enheterna.

"Svett är rik på biokemisk information som är relevant för fysiologisk hälsa och kognitivt tillstånd, "sa Jennifer Martin, en forskningskemist vid Air Force Research Laboratory. "Möjligheten att övervaka svettförlust och svettkemi in situ på huden är av intresse eftersom data kan göra det möjligt för oss att mer effektivt hantera militär beredskap under krävande förhållanden under träning eller på slagfältet."

Patienter använder också enheterna på Shirley Ryan AbilityLab, ett av landets främsta translationella forskningssjukhus. Forskare där utforskar vänster/höger asymmetri vid svettning som ett mått för återhämtning hos strokepatienter. Enheterna hjälper också kliniker att övervaka skillnader i patienternas svettkemi under rehabiliteringsprocessen.

"Den mycket visuella och dynamiska karaktären hos dessa enheter gör att våra kliniker lätt kan övervaka svettförlust och fysisk ansträngning hos patienter som genomgår rehabilitering från autonoma sjukdomar som stroke, "sa Arun Jayaraman, chef för Max Näder Lab för rehabiliteringsteknologi och resultatforskning vid Shirley Ryan AbilityLab. "Den unika förmågan att mäta svettning över flera kroppsställen samtidigt öppnar möjligheten att använda avvikande svettning som en indikator på återhämtningsstatus."

Med tekniken på väg för kommersialisering, Rogers team, inklusive Dr. Roozbeh Ghaffari, direktören för translationell vetenskap vid CBIE, fortsätter att testa mikrofluidiska enheter i skalade studier med en expanderande samling partners. Rogers räknar med att en version av denna teknik kan vara i händerna på militär personal, idrottslag och konsumenter under nästa år beror till stor del på det enkla, billig teknik och dess breda dragningskraft till slutanvändare.

"Att gå samman med vetenskapsdrivna organisationer som U.S. Air Force och Gatorade hjälper oss att leverera en ny klass av bärbar teknik-en som ger kvantitativ information om svett, med potential att i grunden förändra hur människor hanterar sin hydrering, hälsa och prestanda, "Sa Ghaffari.