Apărătoare impermeabilă poate analiza transpirația, chiar și în timp ce vă înotați

Atleții la triatlonul Campionatului Mondial de la Ironman din 2018 au fost printre primii care au testat un nou senzor de transpirație în curs de dezvoltare de către inginerii de la Universitatea Northwestern. Pe măsură ce cei mai buni triatlatori din lume au înotat 2,8 km, biked 100 mile și au alergat un maraton, acest mic purtător a aderat direct la pielea lor ca o bandă translucidă, măsurând chimia unică a fiecărei picături de transpirație - care poate face sau rupe o cursă intensă de anduranță.

Cand vine vorba de senzori portabili in sport, in mod traditional ne gandim la metrici de monitorizare cum ar fi puterea sau ritmul cardiac care pot ajuta un sportiv sa isi administreze performantele. Dar câmpul purtător se extinde, iar oamenii de știință caută să măsoare o gamă mai largă de factori care pot influența performanța atletică. Senzorul de transpirație este un membru al acestei noi clase de tehnologie care poate fi purtată.

Acesta a fost dezvoltat de John Rogers, Ph.D., profesor de inginerie la Northwestern și președinte al consiliului de administrație al Epicore Biosystems - o companie specializată în dispozitive flexibile pentru piele care monitorizează fluidele. El spune Invers că testele timpurii ale dispozitivului la Campionatul Mondial Ironman au avut succes și că vor încerca să lanseze o versiune comercială a dispozitivului în decursul anului. A lui Progresele științei hartie, lansat vineri, ofera cateva detalii cu privire la modul in care patch-ul functioneaza de fapt.

"Am fost interesați să vedem dacă dispozitivele ar rămâne pe loc, sincer", spune Rogers despre procesul dispozitivului la Campionatul Mondial Ironman. "Fugesc, înotau, sunt cu bicicleta. Dispozitivele au avut performanțe bune tot timpul, au colectat transpirații și au citit așa cum ne-am așteptat. Atleții au descoperit că dispozitivele furnizau informații valoroase - nu au fost deloc distrugătoare sau iritante în vreun fel."

Măsurarea pierderii prin transpirație și a chimioterapiei

Senzorul de transpirație al lui Rogers, care până acum nu este denumit, nu este primul senzor de transpirație în jur. El crede, totuși, că designul și robustețea l-au distanțat. Noua hârtie indică faptul că senzorul este complet fără electronică și se bazează pe designul de plasture adeziv flexibil, care se lipeste pe piele ca un ajutor de bandă.

Suntem colectarea, in esenta, una sau doua picaturi de transpiratie in totalitate, spune Rogers. "Sudoarele care ies din piele intra imediat in canale si rezervoare complet inchise unde putem citi rata transpiratiei, pierderea transpiratiei si chimia transpiratiei".

De acolo, purtarea funcționează de fapt ca un termometru, spune Rogers. Odată ce transpirația umple canalele, aceasta devine roșie sau albastră. Distanța pe direcția acelor de ceasornic între cele două semne roșii sau albastre indică cât de mult a fost pierdut transpirația - deși cele două mărci, atunci când sunt plasate pe pielea umană, sunt destul de slabe:

Singurul aspect al chimiei transpirației, acest dispozitiv poate măsura, cel puțin așa cum există în prezent, nivelurile de electroliți. Acest lucru este notabil din două motive. În primul rând, unii dintre autori ai acestei lucrări sunt angajați de Institutul de Științe ale Sportului Gatorade, astfel că pierderea de electroliți este cu siguranță în timonerie. Totuși, menținerea echilibrului electroliților - în special a sodiului - poate fi importantă în cursul evenimentelor de anduranță de lungă durată. Majoritatea oamenilor au mai mult de suficienți sodiu în dieta lor pentru a începe, dar pentru sportivi alergând maratoni și ultramaratoni, există linii directoare pentru aportul de sodiu (mai ales pentru "puloverele sărate").

Acest purtător utilizează o combinație de substanțe chimice care reacționează cu moleculele pierdute în transpirație. Odată ce pierderea electroliților este ridicată, transpirația prinsă în plasture va schimba culoarea în cazul în care lucrurile devin directe:

"Avem un reactiv chimic care se schimbă în culori de la roz până la roșu închis, în funcție de nivelurile de electroliți", spune Rogers. "Doar cu ochii poți să te uiți și să vezi" Oh, nivelul meu de electrolit transpirație este foarte mare, sau este mediu, sau este scăzut. "Puteți utiliza aceste informații, fără nici o electronică, la toate."

Teste pe sportivii reali

Lucrarea se referă în special la construcția dispozitivelor, dar observă că plasturele a filtrat cu succes transpirația din apă sărată în sesiuni de înot pentru sportivii Ironman. De asemenea, a aderat la piele pentru mai mult de două ore de "operații subacvatice". El numește procesul Ironman un "studiu pilot" - deși observă că l-au testat pe "aproximativ 250 de sportivi în acest moment", inclusiv jucători de tenis și jucători de baschet

În starea actuală, dispozitivul nu transmite informații, de exemplu, unei aplicații mobile. În momentul de față, dispozitivele ar fi disponibile - veți folosi unul nou pentru fiecare cursă sau sesiune de antrenament. El a indicat, de asemenea, că va avea loc o lansare comercială în cursul anului și că acesta lucrează împreună cu un "mare" partener industrial.

"Suntem destul de adânc în testarea acestor dispozitive, deși aș spune că evenimentul Ironman din Kona a fost cel mai provocator, dat fiind tocmai varietatea de circumstanțe pe măsură ce vă deplasați prin rasă", adaugă el. "Am fost bucuroși să vedem că dispozitivele funcționează destul de bine".

> Abstract: Noninvazive, monitorizarea biochimică in situ a stării fiziologice, prin utilizarea transpirației, ar putea permite noi forme de diagnosticare a asistenței medicale și strategii personalizate de hidratare. Progresele recente în tehnologiile de colectare și detectare a transpirației oferă capacități puternice, dar nu sunt eficiente pentru a fi utilizate în situații extreme, cum ar fi mediile acvatice sau aride, datorită provocărilor unice în eliminarea interferențelor / contaminării din apa înconjurătoare, menținând aderența robustă în prezența viscozității trage forțele și / sau mișcarea viguroasă și împiedică evaporarea transpirației colectate. Această lucrare prezintă materiale și modele pentru sistemele impermeabile, epidermale, microfluidice și electronice care aderă la piele pentru a permite captarea, stocarea și analiza transpirației, chiar și în timp ce este complet subacvatic. Experimentele pe teren demonstrează capacitatea acestor dispozitive de a colecta măsurători cantitative in situ ale concentrației de clorură de sudură locală, pierderii locale de transpirație (și a ratei transpirației) și temperaturii pielii în timpul activității fizice intense în condiții controlate, în interior și în înotul oceanului deschis.