Forskare har skapat en flexibel, trådlös sensor som bärs på huden som övervakar pH i bärarens svett i realtid. Utvecklat under det EU-finansierade projektet CONTEST, enheten är ett språngbräda mot att eliminera invasiva blodprov vid övervakning av kemiska nivåer i kroppen.

Övervakning av kroniska tillstånd som diabetes och njursjukdomar innebär för närvarande att man tappar blod från patientens kropp. Dock, de ämnen som testas i blodet som glukos och urea finns också i svett. "Människans svett innehåller mycket av samma fysiologiska information som blod gör, och dess användning i diagnostiska system har den betydande fördelen att inte behöva bryta huden för att administrera tester, " säger Prof. Ravinder Dahiya, en av projektets koordinatorer, i ett nyhetsinslag från Glasgow University. Med en effektiv svettövervakningssensor, smärtsamma blodprov med nålstick kan därför potentiellt bli ett minne blott. Men bara om enheten som mäter nivåerna av dessa ämnen i svett har utformats också med användarens komfort i åtanke.

Erbjuder ett praktiskt alternativ till de styva materialen som används i nuvarande icke-invasiva bärbara system, CONTEST-teamets pH-sensor kan sträckas och böjas för att passa konturerna av användarnas kroppar och är därför bekvämare att bära. Dess egenskaper beskrivs i en artikel publicerad i tidskriften Biosensorer och bioelektronik .

Sensorn är en 1 cm2 sträckbar, trådlöst system vars pH-avkännande elektrod är gjord av en ny grafit-polyuretankomposit. Tack vare ett par serpentinformade sammankopplande delar, sensorn kan sträcka sig upp till 53 % i längd och ändå prestera bra. Tester har också visat att den tål att sträckas med 30 % upp till 500 gånger.

Enheten har en snabb och stabil svarstid för svett pH-nivåer mellan 5 och 9, ger resultat inom 8 s. Dessutom, ämnen som natrium, kalium och glukos som finns i svett har nästan ingen inverkan på pH-sensorns prestanda.

Ingenjörernas trådlösa sensor har också en ytterligare fördel. Medan traditionella trådlösa system som överför data via Bluetooth ofta är skrymmande och behöver laddas ofta, den nya sensorn kan överföra sina data utan att använda extern ström. pH-data skickas till en medföljande smartphone genom en töjbar radiofrekvensidentifieringsantenn, som fungerar bra så länge sensorn är under 20 % belastning. Data överförs kontinuerligt till en smartphone-app som heter SenseAble, som låter användare spåra sina pH-nivåer i realtid.

Efter att ha visat sensorns förmåga att mäta pH-nivåer, teamet har nu påbörjat forskning för att utöka sina diagnostiska möjligheter. "Vi planerar att lägga till sensorer som kan mäta glukos, ammoniak och urea, till exempel, och i slutändan skulle vi vilja se ett system redo för marknaden under de närmaste åren, " säger Prof. Dahiya.

CONTEST (Collaborative Network for Training in Electronic Skin Technology) utbildade unga forskare i design, tillverkning, karaktärisering och användning av e-skins. Projektet undersökte sätt att integrera sensorer på flexibla substrat med hjälp av organiska och oorganiska halvledande material. Forskning har också utförts om tillämpningen av e-skin i robot- och människa-miljögränssnitt. Ett innovativt resultat var den nya användningen av e-skin som smärtsensor.