Гибкий наклеиваемый патч определяет множественные маркеры здоровья в пото в реальном времени

Инженеры создали гибкий электронный сенсорный патч, который можно сшить в одежду для анализа пота на множество маркеров. Патч может использоваться для диагностики и мониторинга острых и хронических состояний здоровья или для контроля здоровья во время спортивных или рабочих выполнений. Устройство состоит из специальных сенсорных нитей, гибких электронных компонентов и беспроводного соединения для сбора, хранения и обработки данных в реальном времени.

Типичные потребительские мониторы здоровья могут отслеживать частоту сердечных сокращений, температуру, глюкозу, пройденное расстояние и другие грубые измерения; однако для сбора медицинских данных или высокопроизводительных спортивных или военных применений требуется более детальное понимание здоровья, стресса и производительности индивида. В частности, метаболические маркеры, такие как электролиты и другие биологические молекулы, предоставляют более прямой индикатор здоровья человека для точной оценки спортивной производительности, безопасности на рабочем месте, клинической диагностики и управления хроническими состояниями здоровья.

Устройство-патч выполняет измерения в реальном времени важных биомаркеров, присутствующих впоте, включая ионы натрия и аммония (электролиты), лактат (метаболит) и кислотность (pH). Платформа устройства также может включать широкий спектр сенсоров, способных отслеживать практически каждый маркер, присутствующий в поте. Измерения могут иметь полезные диагностические применения: натрий из пота может указывать на статус гидратации и электролитный дисбаланс в организме; концентрация лактата может быть индикатором мышечной усталости; уровни ионов хлорида могут использоваться для диагностики и мониторинга кистозного фиброза; а кортизол, гормон стресса, может использоваться для оценки эмоционального стресса, а также метаболических и иммунных функций. Спортивцы могут отслеживать широкий спектр маркеров во время физических нагрузок для помощи в предсказании пиков или снижений производительности во время соревнований.

Способность интегрировать сенсоры в одежду делается возможной благодаря гибким нитям, покрытым проводимыми чернилами. Разные покрытия меняют функциональность нитей; например, лактат может быть обнаружен покрытием нити энзимным сенсорным материалом, включающим фермент лактатоксидазу. Нить для измерения pH покрыта полианилином, реагирующим на кислотность, и так далее. Массив нитевых сенсоров интегрируется в одежду или патч и подключается к миниатюрному модулю схемы и микропроцессору, с беспроводной способностью для связи со смартфоном.

Исследователи протестировали устройство на людях, мониторя их электролитный и метаболический ответ во время упражнений максимального усили на велотренажерах. Сенсоры смогли обнаружить вариации уровней аналитов, когда они двигались вверх и вниз, в интервалах 5-30 секунд — достаточно для большинства потребностей отслеживания в реальном времени. Исследование установило, что сенсор способен обнаружить согласованные паттерны выражения аналитов, которые могут использоваться для будущих исследований выявления этих корреляций.