Sungbong Kim, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
Pengambilan Utama
- Para saintis membina alat pengesan peluh dalam bentuk tampalan pelekat nipis, fleksibel dan kedap air.
- Alat ini dapat menganalisis keringat untuk biokimia seperti kortisol, glukosa, vitamin C, dan klorin.
- Ia dapat mengukur penanda fisiologi utama untuk membantu orang memantau kesihatan, atletik, dan juga prestasi ketenteraan.
Hanya setitik peluh dapat menampakkan banyak perkara mengenai tubuh seseorang. Sekarang, memahami beberapa komponen utama biokimia anda semudah menampar pelekat dan menggeseknya di dekat telefon pintar anda.
Dalam makalah yang diterbitkan minggu ini diProsiding Akademi Sains Nasional, sepasukan penyelidik mengumumkan pengembangan tompok nipis dan fleksibel yang dapat mengumpulkan dan menganalisis sejumlah kecil peluh dalam masa nyata.
"Sistem mikrofluida lembut yang menangkap, menyimpan, dan melakukan analisis biomarker jumlah peluh mikroliter, di tempat, ketika ia muncul dari permukaan kulit, mewakili kelas teknologi yang dapat dipakai yang baru muncul dengan kemampuan kuat yang melengkapi sistem penginderaan biofisik tradisional Tulis penulis.
Tampalan ini menggunakan kimia perubahan warna untuk mengukur tahap glukosa, laktat, klorin, kortisol, dan banyak lagi bagi pemakainya. Ini dapat membantu menilai pelbagai komponen kesihatan seseorang, seperti tahap penghidratan dan tekanannya.
"Apa yang kami coba lakukan adalah mengembangkan rangkaian teknologi yang dapat diberikan dalam bentuk pelekat," kata pengarang bersama John Rogers, PhD, profesor kejuruteraan bioperubatan, sains bahan, dan pembedahan neurologi di Northwestern University, memberitahu VeryWell. "Ini adalah tanda tinggi bagi kita dari segi skop fungsi dalam peranti jenis itu."
Apa Ini Bermakna Untuk Anda
Tekat pelekat akan segera tersedia untuk pengguna dalam sukan dan pemakanan. Peranti pengesan peluh memiliki kemampuan untuk menguji beberapa metrik kesihatan dan dapat diintegrasikan ke dalam alat pakai seperti jam tangan pintar tidak lama lagi.
Bagaimana Patch Berfungsi
Ujian darah adalah kaedah yang paling biasa untuk menangkap maklumat mengenai biokimia utama tertentu seperti natrium, kalium, klorida, dan urea. Proses ini invasif, bagaimanapun, kerana ia memerlukan tusukan kulit atau menembusnya dengan jarum suntik. Ini menjadikannya kurang menarik sebagai proses rutin.
Peluh, sebaliknya, dapat dikumpulkan dari permukaan kulit tanpa tindakan invasif. Dan mengandungi sejumlah biokimia yang berguna untuk memahami dan membentuk hasil kesihatan.
Dari segi sejarah, pengumpulan peluh sangat mencabar. Kadang-kadang ia melibatkan mengikisnya dari kulit dengan alat yang tidak seperti alat pemeras. Dalam merumput kulit, bahan seperti sel kulit, kotoran, dan minyak dapat mencemarkan sampel secara tidak sengaja.
Peranti baru ini menggunakan teknologi mikrofluid untuk mengarahkan sejumlah peluh melalui saluran kecil, injap, dan takungan di tambalan. Apabila peluh dibebaskan dari pori-pori di kulit, ia akan melalui jalan-jalan ini dan berinteraksi dengan ujian-komponen untuk mengukur komposisi bahan kimia dari peluh. Tampalan pegun ini tidak hanya memastikan sampel peluh masih murni, tetapi juga memungkinkan untuk dianalisis secara real-time.
"Platform mikrofluida ini telah mengubah protokol yang dapat anda gunakan untuk mempelajari keringat," kata Rogers, yang juga pengarah pengasas Pusat Elektronik Bio-Bersepadu.
Tampalannya agak tidak ketara pada pemakainya. Salah satu sebab strukturnya yang kecil dan fleksibel adalah bahawa patch tidak mengandungi bateri yang besar. Sebaliknya, ia digerakkan melalui interaksi dengan telefon pintar.
Memanfaatkan teknologi komunikasi jarak dekat yang membolehkan fungsi seperti pembayaran tanpa wayar, patch dan telefon pintar dapat bertukar kuasa dan maklumat dengan berkesan. Tambalan itu mendapat kuasa tanpa wayar menggunakan gelombang radio dari telefon, dan maklumat mengenai peluh — seperti berapa banyak yang dikumpulkan dan susunan kimianya — disampaikan kembali ke telefon.
Peranti mesti berada dekat dengan telefon pintar agar dapat beroperasi, yang bermaksud pengguna harus menggesek telefon mereka dekat dengan tambalan agar dapat menerima kuasa. Tetapi, kata Rogers, para saintis dapat mengembangkan peranti dengan antena yang lebih besar yang dapat dipasang pada sesuatu seperti basikal latihan untuk mendapatkan pembacaan yang lebih berterusan.
Apa yang Peluh Beritahu Kami
Pengumpulan peluh yang tidak invasif sangat berguna, terutama bagi orang yang bergantung pada ujian darah rutin untuk mengukur status kesihatan mereka.
"Kelemahannya ialah tidak ada yang tahu banyak tentang keringat," kata Rogers. "Ia mempunyai komponen kimia ini - sudah diketahui. Tetapi bagaimana ia menumpahkan darah adalah persoalan kajian yang menarik dan kita betul-betul berada di tengah-tengahnya. "
Kumpulan penyelidikannya bekerjasama dengan pasukan pakar kardiologi di Hospital Kanak-kanak Lurie di Chicago untuk lebih memahami bagaimana biomarker peluh dibandingkan dengan darah. Contohnya, peluh dan darah mengandungi glukosa. Para penyelidik akan mengukur tahap dalam kedua-dua sampel dan menilai apakah dan bagaimana keduanya berkorelasi, agar sensor peluh lebih tepat dan berguna.
Mengukur bagaimana kortisol, serta glukosa dan vitamin C, dilepaskan di dalam badan melalui peluh juga dapat memberikan gambaran mengenai kesihatan mental dan tekanan fizikal pemakai. Kortisol dilepaskan sebagai tindak balas kepada tekanan fizikal dan mental, dan ia dapat memicu pengambilan glukosa ketika tubuh memulai tindak balas pertarungan atau penerbangan. Selain itu, peningkatan kadar kortisol dikaitkan dengan keadaan seperti obesiti, diabetes, darah tinggi, dan kemurungan.
Penulis berharap bahawa mengesan biokimia ini melalui peluh akan menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana kortisol, glukosa, dan vitamin C berinteraksi.
Bagaimana Peranti Sensor Peluh Akan Digunakan
Model jam tangan pintar semasa - seperti Apple Watch dan Fitbit - merangkumi alat untuk mengukur kadar denyutan jantung, pergerakan, dan tahap oksigen darah. Untuk melangkah lebih jauh dari pengukuran fizikal ini, penambahan sensor peluh akan membolehkan pengguna mengesan sifat biokimia dan kesannya terhadap kesihatan pengguna juga.
"Saya mempunyai perasaan bahawa akhirnya, para pemain besar di pasar ini akan merasa keringat kerana tidak invasif," kata Tolga Kaya, PhD, pengarah program kejuruteraan di Sacred Heart University di Connecticut, kepada Verywell. "Setelah mereka menerapkannya ke jam tangan mereka, maka akan menjadi lebih besar."
Berdasarkan kajian oleh Rogers dan pasukannya, Gatorade mengembangkan GX Sweat Patch. Produk ini adalah versi ringkas yang dinyatakan dalam kajian dan hanya menguji faktor-faktor yang berkaitan dengan atlet, seperti tahap hidrasi dan elektrolit.
Produk ini diumumkan melalui iklan selama separuh masa di permainan NBA All-Star pada bulan Februari dan akan tersedia di kedai barang sukan tahun depan. Patch itu juga memasuki alam maya sebagai produk dalam versi terbaru permainan video NBA 2K.
Teknologi ini mempunyai pelbagai kegunaan dalam bidang sukan dan pemakanan, termasuk mengesan kehilangan peluh dan tahap elektrolit.
"Anda dapat mengetahui jika seseorang terhidrasi atau mengalami dehidrasi dalam masa nyata, yang sangat membantu kerana apabila anda menyedari bahawa anda dahaga atau mengalami dehidrasi, sudah terlambat untuk membawanya kembali," kata Tolga, yang tidak berafiliasi dengan Kertas barat laut. "Anda kehilangan prestasi mental, prestasi fizikal dengan cepat."
Rogers dan Tolga mengatakan bahawa peranti ini juga berguna untuk tentera. Untuk menjaga kesihatan orang dengan lebih baik, tampalan seperti ini dapat menilai tahap penghidratan dan kortisol mereka untuk memastikan prestasi fizikal dan mental yang tinggi.
Ketika para saintis belajar tentang bagaimana merekayasa peranti yang wujud bersama sistem hidup, ada ruang untuk kemungkinan yang luar biasa. Dari alat yang dapat ditanamkan untuk otak hingga tampalan untuk mengesan kesihatan neonatal, Rogers mengatakan terdapat banyak cara alat baru dapat membantu kita memahami biologi asas kita dengan lebih baik.
"Ini adalah ruang yang sangat kaya dan luas untuk melakukan penyelidikan akademik yang berorientasikan penemuan," kata Rogers. "Ini semacam sains dengan akibat, dari satu segi. Sekiranya anda mengembangkan pemahaman, anda mungkin dapat membuat landasan untuk teknologi yang dapat mengubah cara kita melakukan perawatan kesihatan dengan manfaat langsung dan hasil yang lebih baik bagi para pesakit, pengurangan biaya, dan kemampuan penggunaan di daerah-daerah miskin di planet ini. "
