Naaldprikken niet jouw ding? Een team van wetenschappers aan de Universiteit van Californië, Berkeley, ontwikkelt draagbare huidsensoren die kunnen detecteren wat er in je zweet zit.

Ze hopen dat op een dag, het monitoren van transpiratie kan de noodzaak van meer invasieve procedures zoals bloedafnames, en bieden realtime updates over gezondheidsproblemen zoals uitdroging of vermoeidheid.

In een krant die vandaag verschijnt in wetenschappelijke vooruitgang , het team beschrijft een nieuw sensorontwerp dat snel kan worden vervaardigd met behulp van een "roll-to-roll" -verwerkingstechniek die de sensoren in wezen op een vel plastic drukt, zoals woorden op een krant.

Ze gebruikten de sensoren om de zweetsnelheid te volgen, en de elektrolyten en metabolieten in zweet, van vrijwilligers die aan het sporten waren, en anderen die chemisch geïnduceerde transpiratie ondervonden.

"Het doel van het project is niet alleen om de sensoren te maken, maar om veel onderwerpstudies te doen en te zien wat zweet ons vertelt - ik zeg altijd 'decodering' van de zweetsamenstelling, " zei Ali Javey, een professor in elektrotechniek en informatica aan UC Berkeley en senior auteur op het papier.

"Daarvoor hebben we sensoren nodig die betrouwbaar zijn, reproduceerbaar, en dat we op schaal kunnen fabriceren zodat we meerdere sensoren op verschillende plekken van het lichaam kunnen plaatsen en ze op veel onderwerpen kunnen plaatsen, " zei Javey, die ook dienst doet als faculteitswetenschapper bij het Lawrence Berkeley National Laboratory.

De nieuwe sensoren bevatten een spiraalvormige microscopisch kleine buis, of microfluïdische, dat het zweet van de huid afvoert. Door bij te houden hoe snel het zweet door de microfluïdische gaat, de sensoren kunnen melden hoeveel een persoon zweet, of hun zweetsnelheid.

De microfluidica zijn ook uitgerust met chemische sensoren die concentraties van elektrolyten zoals kalium en natrium kunnen detecteren, en metabolieten zoals glucose.

Javey en zijn team werkten samen met onderzoekers van het VTT Technical Research Centre van Finland om een ​​manier te ontwikkelen om de sensorpatches snel te vervaardigen in een roll-to-roll verwerkingstechniek die vergelijkbaar is met zeefdruk.

"Roll-to-roll-verwerking maakt grootschalige productie van wegwerppatches mogelijk tegen lage kosten, " zei Jussi Hiltunen van VTT. "Academische groepen hebben aanzienlijk voordeel van roll-to-roll-technologie wanneer het aantal testapparaten het onderzoek niet beperkt. Aanvullend, opgeschaalde fabricage demonstreert het potentieel om het zweetgevoelige concept in praktische toepassingen toe te passen."

Om beter te begrijpen wat zweet kan zeggen over de realtime gezondheid van het menselijk lichaam, de onderzoekers plaatsten de zweetsensoren eerst op verschillende plekken op het lichaam van vrijwilligers, inclusief het voorhoofd, onderarm, onderarm en bovenrug - en maten hun zweetsnelheid en de natrium- en kaliumspiegels in hun zweet terwijl ze op een hometrainer reden.

Ze ontdekten dat de lokale zweetsnelheid een indicatie kon zijn van het algehele vochtverlies van het lichaam tijdens het sporten. wat betekent dat het bijhouden van de zweetsnelheid een manier kan zijn om atleten een waarschuwing te geven wanneer ze zichzelf te hard pushen.

"Traditioneel wat mensen hebben gedaan, is dat ze gedurende een bepaalde tijd zweet van het lichaam verzamelen en het dan analyseren, " zei Hnin Yin Yin Nyein, een afgestudeerde student in materiaalkunde en engineering aan UC Berkeley en een van de hoofdauteurs van het papier. "Dus je kon de dynamische veranderingen niet echt goed zien met een goede resolutie. Met behulp van deze draagbare apparaten kunnen we nu continu gegevens verzamelen van verschillende delen van het lichaam, bijvoorbeeld om te begrijpen hoe het lokale zweetverlies het vochtverlies in het hele lichaam kan inschatten."

Ze gebruikten de sensoren ook om zweetglucosewaarden en bloedglucosewaarden bij gezonde en diabetespatiënten te vergelijken, constatering dat een enkele zweetglucosemeting niet noodzakelijkerwijs de bloedglucosespiegel van een persoon kan aangeven.

"Er is veel hoop geweest dat niet-invasieve zweettesten de op bloed gebaseerde metingen voor het diagnosticeren en monitoren van diabetes zouden kunnen vervangen, maar we hebben laten zien dat er geen eenvoudige, universele correlatie tussen zweet- en bloedglucosewaarden, " zei Mallika Bariya, een afgestudeerde student in materiaalkunde en engineering aan UC Berkeley en de andere hoofdauteur van het papier. "Dit is belangrijk voor de gemeenschap om te weten, zodat we ons in de toekomst concentreren op het onderzoeken van geïndividualiseerde of multiparametercorrelaties."