Vandtæt slidtage kan analysere sved, selvom du svømmer

Atleter ved 2018 Ironman World Championship triathlon var blandt de første til at teste en ny svedsensor under udvikling af ingeniører ved Northwestern University. Da de fineste triathletter i verden svømmede 3,8 km, cyklede 100 miles og løb en maraton, fulgte denne lille slidbare sig direkte til deres hud som et gennemsigtigt båndhjælp, der måler den unikke kemi af hver dråbe sved - formidling af vitale målinger der kan gøre eller bryde et intenst udholdenhedsløb.

Når det kommer til bærbare sensorer i sport, tænker vi traditionelt på overvågning af målinger som strømudgang eller hjertefrekvens, der kan hjælpe en atlet med at styre deres præstationer. Men det bærbare felt ekspanderer, og forskere søger at måle et bredere udvalg af faktorer, der kan påvirke atletisk ydeevne. Svedsensoren er medlem af denne nye klasse af bærbar teknologi.

Det blev udviklet af John Rogers, Ph.D., en ingeniør professor i Northwestern og bestyrelsesformand i Epicore Biosystems - et firma der specialiserer sig i fleksible hudanordninger, der overvåger væsker. Han fortæller Inverse at enhedens tidlige test ved Ironman World Championship var vellykket, og at de vil se at lancere en kommerciel version af enheden inden for året. Hans Videnskabelige fremskridt Papir, udgivet fredag, giver nogle detaljer om, hvordan plaster faktisk virker.

"Vi var interesserede i at se, om enhederne ville forblive helt ærligt", siger Rogers om enhedens prøve på Ironman World Championship. "De løber rundt, de svømmer, de cykler. Enhederne har fungeret godt hele tiden, de samler sved og gør aflæsningen som vi forventede. Atleterne fandt, at enhederne leverede værdifulde oplysninger - de var ikke forstyrrende på nogen måde eller irriterende på nogen måde."

Måling af svedforløb og svedkemi

Rogers svedsensor, som endnu ikke er navngivet, er ikke den første svedsensor rundt. Han mener dog, at hans design og robusthed sætter det fra hinanden. Det nye papir indikerer, at sensoren er helt elektronikfri og er baseret på designet af det fleksible klæbende plaster, der fastgøres til huden som et båndhjælpemiddel.

"Vi samler i alt ét eller to sveddråber i alt," siger Rogers. "Sveden, som den kommer fra huden, går straks ind i fuldt lukkede kanaler og reservoirer, hvor vi kan læse svedfrekvens, svedtab og svedkemi."

Derefter fungerer den bærbare faktisk som et termometer, siger Rogers. Da sveden fylder kanalerne, bliver den enten rød eller blå. Den uretmæssige afstand mellem disse to røde eller blå mærker angiver, hvor meget sved er gået tabt - selvom de to mærker, når de placeres på menneskets hud, er ret svage:

Det eneste aspekt af svedkemi denne enhed kan måle, i det mindste som det eksisterer, er elektrolytniveauer. Det er bemærkelsesværdigt af to grunde. For det første er nogle af forfatterne til dette papir ansat af Gatorade Sports Science Institute, så elektrolyttab er helt sikkert i deres styrhus. Imidlertid kan vedligeholdelse af elektrolytbalancen - især natrium - være vigtig i løbet af langvarige udholdenhedshændelser. De fleste mennesker har mere end nok natrium i deres kostvaner til at begynde med, men for atleter, der kører maraton og ultramarathoner, er der retningslinjer for natriumindtagelse (især for "saltede trøjer").

Denne bærbare bruger en kombination af kemikalier, som reagerer med de molekyler, der går tabt i sved. Når elektrolyttabet er højt, vil sveden, der er fanget i plåstret, ændre farve, hvis tingene bliver dystre:

"Vi har et kemisk reagens, der ændrer farve fra lyserød til mørk rød afhængig af elektrolytteniveauer," siger Rogers. "Bare ved øjet kan du se og se" Åh, min sved elektrolyt niveau er meget høj, eller det er medium, eller det er lavt. "Du kan bruge disse oplysninger uden nogen elektronik overhovedet."

Test på faktiske idrætsudøvere

Papiret er for det meste bekymret for konstruktionen af ​​enhederne, men det bemærker, at patchen med succes filtrerede ud sved fra saltvand i svømmesessioner for Ironman-atleterne. Det fulgte også huden i over to timers "undervandsoperationer." Han kalder Ironman-prøven til en "pilotstudie" - selvom han bemærker, at de har testet det på "omkring 250 atleter på dette tidspunkt", herunder tennisspillere og basketball spillere

Som det står, overfører ikke enheden oplysninger til f.eks. En mobilapp. Lige nu ville enhederne være engangs - du ville bruge en ny til hver race eller træning. Han indikerede også, at der vil være en kommerciel lancering inden for året, og at han arbejder sammen med en "stor" industripartner.

"Vi er ret dybe i at teste disse enheder, selvom jeg ville sige, at Ironman-arrangementet i Kona var det mest udfordrende, givet alle de forskellige omstændigheder, som du bevæger dig gennem løbet," tilføjer han. "Vi var glade for at se enhederne fungerer godt."

> Abstrakt: Ikke-invasiv, in-situ biokemisk overvågning af fysiologisk status ved brug af sved kan muliggøre nye former for sundhedspleje-diagnostik og personlige hydratiseringsstrategier. Nylige fremskridt inden for svedopsamlings- og sensorteknologier giver kraftige muligheder, men de er ikke effektive til brug i ekstreme situationer som vand- eller tørmiljøer på grund af unikke udfordringer ved at eliminere forstyrrelse / forurening fra omgivende vand, idet der opretholdes en robust vedhæftning i nærvær af viskos trække kræfter og / eller kraftig bevægelse og forhindre fordampning af indsamlet sved. Dette papir introducerer materialer og design til vandtætte, epidermale, mikrofluidiske og elektroniske systemer, der holder sig til huden for at muliggøre fangst, opbevaring og analyse af sved, selv under fuldt undervands. Feltforsøg demonstrerer disse enheds evne til at indsamle kvantitative in situ målinger af lokal svedchloridkoncentration, lokal svedtab (og svedfrekvens) og hudtemperatur under kraftig fysisk aktivitet under kontrollerede indendørs forhold og i havs svømning.