Ingenjörsforskare har utvecklat en enhet lika stor som ett armbandsur som kan övervaka en individs kroppskemi för att hjälpa till att förbättra atletisk prestation och identifiera potentiella hälsoproblem. Enheten kan användas för allt från att upptäcka uttorkning till att spåra atletisk återhämtning, med applikationer som sträcker sig från militär träning till tävlingsidrott.

"Den här tekniken tillåter oss att testa för ett brett spektrum av metaboliter i nästan realtid, " säger Michael Daniele, motsvarande författare till en artikel om arbetet och en biträdande professor i el- och datorteknik vid North Carolina State University och i Joint Department of Biomedical Engineering vid NC State och University of North Carolina vid Chapel Hill.

Metaboliter är markörer som kan övervakas för att bedöma en individs ämnesomsättning. Så, om någons metabolitnivåer ligger utanför normala parametrar, det kan låta tränare eller vårdpersonal veta att något är fel. För idrottare, det kan också användas för att skräddarsy träningsinsatser för att förbättra fysisk prestation.

"För denna proof-of-concept-studie, vi testade svett från mänskliga deltagare och övervakade för glukos, laktat, pH och temperatur, säger Daniele.

En utbytbar remsa på baksidan av enheten är inbäddad med kemiska sensorer. Den remsan vilar mot en användares hud, där det kommer i kontakt med användarens svett. Data från sensorerna i remsan tolkas av hårdvara inuti enheten, som sedan registrerar resultaten och vidarebefordrar dem till en användares smartphone eller smartklocka.

"Enheten är storleken på en genomsnittlig klocka, men innehåller analytisk utrustning motsvarande fyra av de skrymmande elektrokemiapparater som för närvarande används för att mäta metabolitnivåer i labbet, " säger Daniele. "Vi har gjort något som verkligen är bärbart, så att den kan användas i fält."

Medan arbetet för detta dokument fokuserade på att mäta glukos, laktat och pH, sensorremsorna kan anpassas för att övervaka andra ämnen som kan vara markörer för hälsa och atletisk prestation – som elektrolyter.

"Vi är optimistiska att den här hårdvaran skulle kunna möjliggöra ny teknik för att minska antalet offer under militär eller atletisk träning, genom att upptäcka hälsoproblem innan de blir kritiska, " Daniele säger. "Det kan också förbättra träningen genom att tillåta användare att spåra sin prestation över tid. Till exempel, vilken kombination av kost och andra variabler förbättrar en användares förmåga att prestera?"

Forskarna genomför nu en studie för att ytterligare testa tekniken när den bärs av människor under en mängd olika förhållanden.

"Vi vill bekräfta att den kan ge kontinuerlig övervakning när den används under en längre tidsperiod, säger Daniele.

"Även om det är svårt att uppskatta vad enheten kan kosta konsumenter, det kostar bara tiotals dollar att göra. Och kostnaden för remsorna - som kan hålla i minst en dag - bör vara jämförbar med glukosremsorna som används av personer med diabetes.

"Vi letar för närvarande efter industripartners för att hjälpa oss utforska kommersialiseringsalternativ för denna teknik, säger Daniele.

Pappret, "Bärbart multiplexat biosensorsystem för kontinuerlig övervakning av metaboliter, " publiceras i tidskriften Biosensorer och bioelektronik .