Nya bärbara sensorer utvecklade av forskare vid UC Berkeley kan ge realtidsmätningar av svetthastighet och elektrolyter och metaboliter i svett. Kredit:Bizen Maskey, Sunchon National University
Nålstick är inte din grej? Ett team av forskare vid University of California, Berkeley, utvecklar bärbara hudsensorer som kan upptäcka vad som finns i din svett.
De hoppas att en dag, övervakning av svett kan kringgå behovet av mer invasiva procedurer som blodtagningar, och tillhandahålla uppdateringar i realtid om hälsoproblem som uttorkning eller trötthet.
I en tidning som kommer ut idag i Vetenskapens framsteg , teamet beskriver en ny sensordesign som snabbt kan tillverkas med hjälp av en "rulle-till-rulle" bearbetningsteknik som i huvudsak skriver ut sensorerna på ett plastark som ord på en tidning.
De använde sensorerna för att övervaka svetthastigheten, och elektrolyter och metaboliter i svett, från frivilliga som tränade, och andra som upplevde kemiskt inducerad svett.
"Målet med projektet är inte bara att göra sensorerna utan att börja göra många ämnesstudier och se vad svett säger oss - jag säger alltid "avkoda" svettsammansättning, sa Ali Javey, professor i elektroteknik och datavetenskap vid UC Berkeley och senior författare på tidningen.
"För det behöver vi sensorer som är pålitliga, reproducerbar, och att vi kan tillverka i skala så att vi kan placera flera sensorer på olika ställen på kroppen och sätta dem på många ämnen, sa Javey, som också fungerar som fakultetsforskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory.
Nya bärbara sensorer utvecklade av forskare vid UC Berkeley kan ge realtidsmätningar av svetthastighet och elektrolyter och metaboliter i svett. Sensorerna kan snabbt tillverkas med en rull-till-rulle-bearbetningsteknik som trycker sensorerna på ett plastark. Kredit:Antti Veijola, VTT Finlands tekniska forskningscentrum
De nya sensorerna innehåller ett mikroskopiskt spiralrör, eller mikrofluid, som leder bort svett från huden. Genom att spåra hur snabbt svetten rör sig genom mikrovätskan, sensorerna kan rapportera hur mycket en person svettas, eller deras svetthastighet.
Mikrofluidikerna är också utrustade med kemiska sensorer som kan detektera koncentrationer av elektrolyter som kalium och natrium, och metaboliter som glukos.
Javey och hans team arbetade med forskare vid VTT Technical Research Centre of Finland för att utveckla ett sätt att snabbt tillverka sensorlapparna i en roll-to-roll-behandlingsteknik som liknar screentryck.
"Rull-till-rulle-bearbetning möjliggör högvolymproduktion av engångsplåster till låg kostnad, Jussi Hiltunen från VTT sa. "Akademiska grupper får betydande fördelar av roll-to-roll-teknologi när antalet testenheter inte begränsar forskningen. Dessutom, Uppskalad tillverkning visar potentialen att tillämpa svettavkänningskonceptet i praktiska tillämpningar."
För att bättre förstå vad svett kan säga om människokroppens hälsa i realtid, forskarna placerade först svettsensorerna på olika ställen på frivilligas kroppar – inklusive pannan, underarm, underarm och övre delen av ryggen – och mätte deras svetthastigheter och natrium- och kaliumnivåerna i svetten medan de cyklade på en motionscykel.
De fann att lokal svetthastighet kan indikera kroppens totala vätskeförlust under träning, vilket betyder att spårning av svettfrekvens kan vara ett sätt att ge idrottare en uppsikt när de kanske pressar sig själva för hårt.
"Vad folk traditionellt har gjort är att de samlar upp svett från kroppen under en viss tid och sedan analyserar det, " sa Hnin Yin Yin Nyein, en doktorand i materialvetenskap och teknik vid UC Berkeley och en av huvudförfattarna på tidningen. "Så du kunde inte riktigt se de dynamiska förändringarna särskilt bra med bra upplösning. Med dessa bärbara enheter kan vi nu kontinuerligt samla in data från olika delar av kroppen, till exempel för att förstå hur den lokala svettförlusten kan uppskatta vätskeförlusten i hela kroppen."
De använde också sensorerna för att jämföra svettglukosnivåer och blodsockernivåer hos friska och diabetespatienter, att finna att en enda svettglukosmätning inte nödvändigtvis kan indikera en persons blodsockernivå.
"Det har funnits mycket hopp om att icke-invasiva svetttester kan ersätta blodbaserade mätningar för att diagnostisera och övervaka diabetes, men vi har visat att det inte finns något enkelt, universell korrelation mellan svett och blodsockernivåer, " sa Mallika Bariya, en doktorand i materialvetenskap och teknik vid UC Berkeley och den andra huvudförfattaren på tidningen. "Det här är viktigt för samhället att veta, så att vi framöver fokuserar på att undersöka individualiserade eller multiparameterkorrelationer."
