Vanntett slitasje kan analysere svette, selv om du svømmer

Idrettsutøvere i 2018 Ironman World Championship triathlon var blant de første til å teste en ny svette sensor under utvikling av ingeniører ved Northwestern University. Etter hvert som de fineste triatletene i verden svømte i 3,8 kilometer, kjørte 100 miles og kjørte en maraton, klarte denne lille slitestyrken seg direkte til huden som et gjennomsiktig båndstøtte, som måler den unike kjeden av hver eneste dråpe svette - formidle vitale målinger som kan gjøre eller ødelegge en intens utholdenhet løp.

Når det gjelder bærbare sensorer i sport, tenker vi tradisjonelt på overvåkning av beregninger som strømutgang eller hjertefrekvens som kan hjelpe en idrettsutøver å styre ytelsen. Men det bærbare feltet ekspanderer, og forskere ser etter å måle et bredere spekter av faktorer som kan påvirke atletisk ytelse. Svetteføleren er medlem av denne nye klassen av slitesterk teknologi.

Det ble utviklet av John Rogers, Ph.D., en ingeniør professor i Northwestern og styreleder i Epicore Biosystems - et selskap som spesialiserer seg på fleksible hudapparater som overvåker væsker. Han forteller Omvendt at enhetens tidlige tester på Ironman World Championship var vellykkede, og at de vil se på å lansere en kommersiell versjon av enheten i løpet av året. Hans Science Advances Papir, utgitt fredag, gir noen detaljer om hvordan oppdateringen faktisk fungerer.

"Vi var interessert i å se om enhetene ville fortsette, ærlig", sier Rogers om enhetens prøveversjon på Ironman World Championship. "De løper rundt, de svømmer, de sykler. Enhetene fungerte bra hele tiden, de samler svette og gjorde avlesningen som vi forventet. Idrettsutøvere fant enhetene var å gi verdifull informasjon - de var ikke forstyrrende på noen måte eller irriterende på noen måte."

Måling av svetteforlengelse og svettekjemi

Rogers svette sensor, som er så langt ikke navngitt, er ikke den første svette sensoren rundt. Han mener imidlertid at hans design og robusthet setter det fra hverandre. Det nye papiret indikerer at sensoren er helt elektronikkfri og er basert på utformingen av det fleksible klebemiddelet, som festes til huden som et båndstøtte.

"Vi samler i hovedsak en eller to svette dråper totalt," sier Rogers. "Svetten som det kommer fra huden går straks inn i helt lukkede kanaler og reservoar hvor vi kan lese ut svettefrekvens, svetteforlust og svettekjemi."

Derfra fungerer den bærbare faktisk som et termometer, sier Rogers. Siden svetten fyller kanalene, blir den enten rød eller blå. Avstanden mellom klokka mellom de to røde eller blå merkene indikerer hvor mye svette har gått tapt - selv om de to merkene, når de er plassert på menneskelig hud, er ganske svake:

Det eneste aspektet av svettekjemi denne enheten kan måle, minst som det eksisterer, er elektrolyttnivå. Det er bemerkelsesverdig av to grunner. For det første er noen av forfatterne av dette papiret ansatt av Gatorade Sports Science Institute, så elektrolyttap er definitivt i styrehuset. Likevel, ved å opprettholde elektrolyttbalanse - spesielt natrium - kan det være viktig i løpet av langvarige utholdenhetshendelser. De fleste har mer enn nok natrium i kostholdet til å begynne med, men for idrettsutøvere som kjører maraton og ultramaraton, er det retningslinjer for natriuminntak (spesielt for "salttekter").

Denne bærbare bruker en kombinasjon av kjemikalier som reagerer med molekylene som går tapt i svette. Når elektrolyttapet er høyt, vil svetten som er fanget i lappen, skifte farge hvis ting blir dårlig:

"Vi har et kjemisk reagens som endrer farge fra lys rosa til mørk rød, avhengig av elektrolyttnivåer," sier Rogers. "Bare etter øyet kan du se og se" Å, jeg er veldig høy i elektrolytnivået mitt, eller det er middels, eller det er lite. "Du kan bruke denne informasjonen uten noen elektronikk i det hele tatt."

Test på faktiske idrettsutøvere

Papiret er hovedsakelig opptatt av konstruksjonen av enhetene, men det bemerkes at patchen med suksess filtrert ut svette fra saltvann i svømmesøkter for Ironman-idrettsutøvere. Det fulgte også huden i over to timer med "undervannsoperasjoner." Han kaller Ironman-prøven en "pilotstudie" - selv om han noterer at de har testet det på "rundt 250 idrettsutøvere på dette punktet", inkludert tennisspillere og basketball spillere

Som det står, overfører enheten ikke informasjon til, for eksempel, en mobilapp. Akkurat nå vil enhetene være disponible - du vil bruke en ny til hvert løp eller treningsøkt. Han indikerte også at det vil bli en kommersiell lansering i løpet av året, og at han jobber med en "stor" industripartner.

"Vi er ganske dype i å teste disse enhetene, selv om jeg vil si at Ironman-hendelsen i Kona var den mest utfordrende, gitt alle de forskjellige omstendighetene mens du beveger deg gjennom løpet," tilføyer han. "Vi var glade for å se enhetene fungerer ganske bra."

> Abstrakt: Ikke-invasiv, in situ biokjemisk overvåking av fysiologisk status, ved bruk av svette, kunne muliggjøre nye former for helsevesen diagnostikk og personlig hydratiseringsstrategier. Nylige fremskritt i svetteoppsamlings- og sensingteknologier gir kraftige evner, men de er ikke effektive for bruk i ekstreme situasjoner som akvatiske eller tørre miljøer, på grunn av unike utfordringer for å eliminere forstyrrelser / forurensning fra omkringliggende vann, og opprettholde sterk vedheft i nærvær av viskøs dra krefter og / eller kraftig bevegelse, og hindre fordampning av innsamlet svette. Dette papiret introduserer materialer og konstruksjoner for vanntette, epidermale, mikrofluidiske og elektroniske systemer som holder seg til huden for å muliggjøre opptak, lagring og analyse av svette, selv mens de er helt under vann. Feltforsøk viser evne til disse enhetene til å samle kvantitative in situ målinger av lokal svettekloridkonsentrasjon, lokal svetteforlengelse (og svettefrekvens) og hudtemperatur under kraftig fysisk aktivitet under kontrollerte, innendørs forhold og i havbading.