Водонепроницаемый носимый может анализировать пот даже во время плавания

Спортсмены на триатлоне чемпионата мира Ironman 2018 года были одними из первых, кто протестировал новый датчик пота, разрабатываемый инженерами в Северо-Западном университете. Когда лучшие триатлонисты мира проплыли 2,4 мили, проехали 100 миль и пробежали марафон, этот крошечный носимый предмет приклеился к их коже, как полупрозрачный лейкопластырь, измеряя уникальную химию каждой капли пота, передавая жизненно важные измерения. это может сделать или сломать интенсивную гонку на выносливость.

Когда речь идет о носимых датчиках в спорте, мы традиционно думаем о мониторинге таких показателей, как выходная мощность или частота сердечных сокращений, которые могут помочь спортсмену управлять своими показателями. Но область носимых устройств расширяется, и ученые стремятся измерить более широкий спектр факторов, которые могут повлиять на спортивные результаты. Датчик пота является представителем этого нового класса носимых технологий.

Он был разработан Джоном Роджерсом, доктором философии, профессором-инженером в Northwestern и председателем совета директоров Epicore Biosystems - компании, которая специализируется на устройствах с гибкой кожей, которые контролируют жидкости. Он говорит обратный что ранние тесты устройства на чемпионате мира Ironman были успешными, и что они собираются выпустить коммерческую версию устройства в течение года. Его Научные достижения газета, выпущенная в пятницу, предоставляет некоторые подробности о том, как на самом деле работает патч.

«Нам было интересно узнать, будут ли устройства работать, честно говоря», - говорит Роджерс об испытании устройства на чемпионате мира Ironman. «Они бегают, они плавают, они ездят на велосипедах. Устройства работали хорошо все время, они собирали пот и считывали, как мы и ожидали. Спортсмены обнаружили, что устройства предоставляют ценную информацию - они никоим образом не мешают и не раздражают ».

Измерение пота и химии пота

Датчик пота Роджерса, который до сих пор не назван, не является первым датчиком пота. Однако он считает, что его дизайн и надежность отличают его. Новая бумага указывает на то, что датчик полностью не содержит электроники и основан на дизайне гибкой клейкой накладки, которая прилипает к коже как лейкопластырь.

«В целом мы собираем одну или две капли пота», - говорит Роджерс. «Пот, который выходит из кожи, сразу же попадает в полностью закрытые каналы и резервуары, где мы можем определить скорость пота, потерю пота и химический состав пота».

Оттуда носимый на самом деле функционирует как термометр, говорит Роджерс. Когда пот заполняет каналы, он становится красным или синим. Расстояние по часовой стрелке между этими двумя красными или синими метками показывает, сколько пота было потеряно, хотя две метки, нанесенные на кожу человека, довольно слабы:

Единственный аспект химии пота, который может измерять это устройство, по крайней мере, в том виде, в котором он существует в настоящее время, - это уровень электролита. Это примечательно по двум причинам. Во-первых, некоторые из авторов этого документа работают в Институте спортивной науки Gatorade, поэтому потеря электролита определенно происходит в их рубке. Тем не менее, поддержание электролитного баланса - особенно натрия - может быть важным в течение длительных событий выносливости. У большинства людей для начала более чем достаточно натрия в рационе, но для спортсменов, бегущих марафоны и ультрамаратоны, существуют рекомендации по потреблению натрия (особенно для «соленых свитеров»).

Этот носимый использует комбинацию химических веществ, которые реагируют с потерянными в поте молекулами. Как только потеря электролита высока, пот, попавший в пластырь, изменит цвет, если ситуация станет ужасной:

«У нас есть химический реагент, который меняет цвет от светло-розового до темно-красного в зависимости от уровня электролита», - говорит Роджерс. «На глаз вы можете посмотреть и увидеть:« О, у меня уровень потового электролита очень высокий, или средний, или низкий ». Вы можете использовать эту информацию вообще без всякой электроники».

Тесты на реальных спортсменов

Бумага в основном касается конструкции устройств, но в ней отмечается, что патч успешно отфильтровывает пот из соленой воды на плавательных сессиях для спортсменов Ironman. Он также приклеился к коже в течение более двух часов «подводных операций». Он называет испытание «Железный человек» «пилотным исследованием», хотя отмечает, что они проверили его на «примерно 250 спортсменах на данный момент», включая теннисистов и баскетболисты

Устройство не передает информацию, например, в мобильное приложение. Прямо сейчас устройства будут одноразовыми - вы будете использовать новое для каждой гонки или тренировки. Он также указал, что в течение года будет запущен коммерческий запуск и что он работает с «крупным» отраслевым партнером.

«Мы довольно глубоко тестируем эти устройства, хотя я бы сказал, что мероприятие Ironman в Коне было самым сложным, учитывая все разнообразие обстоятельств во время гонки», - добавляет он. «Мы были рады видеть, что устройства работают довольно хорошо».

> Аннотация: Неинвазивный биохимический мониторинг in situ физиологического статуса с помощью пота может обеспечить новые формы диагностики в сфере здравоохранения и индивидуальные стратегии гидратации. Последние достижения в области сбора пота и сенсорных технологий предлагают мощные возможности, но они неэффективны для использования в экстремальных ситуациях, таких как водная или засушливая среда, из-за уникальных проблем в устранении помех / загрязнения из окружающей воды, поддержании прочной адгезии в присутствии вязкого вещества силы сопротивления и / или энергичные движения и предотвращение испарения собранного пота. В этой статье представлены материалы и конструкции для водонепроницаемых, эпидермальных, микрофлюидных и электронных систем, которые прилипают к коже для обеспечения захвата, хранения и анализа пота, даже находясь полностью под водой. Полевые испытания демонстрируют способность этих устройств собирать количественные измерения in situ локальной концентрации хлорида пота, локальной потери пота (и скорости потоотделения) и температуры кожи во время активных физических нагрузок в контролируемых условиях в помещении и в плавании в открытом океане.