Vodoodporen nosljiv lahko analizira znoj, tudi ko ste plavalni

Športniki na triatlonu svetovnega prvenstva v Ironmanu 2018 so med prvimi testirali nov senzor znoja, ki so ga razvili inženirji na Northwestern University. Ker so najboljši triatlonci na svetu plavali 2,4 milje, kolesarili 100 milj, in tekli maraton, se je ta drobni nosljivi prilepil neposredno na njihovo kožo, kot prosojno pasovno pomoč, merjenje edinstvene kemije vsake kapljice znoja - prenosa vitalnih meritev ki lahko naredijo ali zlomijo intenzivno dirko vzdržljivosti.

Ko gre za športne senzorje, ki jih je mogoče nositi, običajno razmišljamo o spremljanju meritev, kot so izhodna moč ali srčni utrip, ki lahko pomagajo športniku pri upravljanju njihove uspešnosti. Toda nosljivo polje se širi, znanstveniki pa si želijo izmeriti širši nabor dejavnikov, ki lahko vplivajo na atletsko uspešnost. Senzor za znoj je član novega razreda nosljive tehnologije.

Razvil ga je dr. John Rogers, profesor inženir na Northwesternu in predsednik upravnega odbora družbe Epicore Biosystems - podjetje, specializirano za prožne naprave za spremljanje tekočin. On pravi Inverse da so bili zgodnji testi naprave na svetovnem prvenstvu v Ironmanu uspešni in da bodo v letu dni poskušali začeti komercialno različico naprave. Njegova Znanstveni napredki papir, objavljen v petek, ponuja nekaj podrobnosti o tem, kako obliž dejansko deluje.

»Zanimalo nas je, ali bodo naprave ostale,« je povedal Rogers o poskusu naprave na svetovnem prvenstvu v Ironmanu. »Tečejo okoli, plavajo, kolesarijo. Naprave so ves čas delovale dobro, zbirali so znoj in delali odčitavanje, kot smo pričakovali. Športniki so ugotovili, da so pripomočki zagotavljali dragocene informacije - niso bili na kakršenkoli način moteči ali na kakršen koli način dražilni."

Merjenje izgube znoja in kemije znojnosti

Rogersov senzor znoja, ki je doslej neimenovan, ni prvi senzor znoja. Vendar pa meni, da ga je njegova zasnova in robustnost ločila. Novi papir kaže, da je senzor popolnoma brez elektronike in temelji na oblikovanju fleksibilnega lepljivega obliža, ki se drži kože kot trak.

»Zbiramo v bistvu eno ali dve kapljici znoja,« pravi Rogers. "Znoj, ko se pojavi iz kože, takoj vstopi v popolnoma zaprte kanale in rezervoarje, kjer lahko preberemo hitrost znojenja, izgubo znoja in kemijo znojenja."

Od tod dejansko deluje kot termometer, pravi Rogers. Ko znoj zapolni kanale, postane rdeča ali modra. Razdalja v smeri urinega kazalca med temi rdečimi ali modrimi oznakami označuje, kolikšna količina znoja je izgubljena - čeprav sta obe oznaki, ko sta postavljeni na človeško kožo, precej šibki:

Edini vidik kemije znoja, ki ga ta naprava lahko izmeri, vsaj tako kot trenutno obstaja, je raven elektrolitov. To je opazno iz dveh razlogov. Prvič, nekateri avtorji tega prispevka so zaposleni v Znanstvenem inštitutu za šport Gatorade, zato je izguba elektrolitov zagotovo v njihovem prostoru za krmiljenje. Kljub temu je vzdrževanje ravnovesja elektrolitov - zlasti natrija - lahko pomembno pri dolgotrajnih vzdrževalnih dogodkih. Večina ljudi ima v svojih dietah več kot dovolj natrija, za športnike, ki tečejo maratone in ultramaratone, pa obstajajo smernice za vnos natrija (zlasti za slane puloverje).

Ta nosljiva je kombinacija kemikalij, ki reagirajo z molekulami, izgubljenimi v znoju. Ko je izguba elektrolitov visoka, bo znoj, ujet v obliž, spremenil barvo, če se bodo stvari poslabšale:

»Imamo kemični reagent, ki spreminja barvo od svetlo rožnate do temno rdeče glede na raven elektrolitov,« pravi Rogers. "Samo z očmi si lahko ogledate in si oglejte‘Oh, moj nivo elektrolitov v znojnici je zelo visok ali je medij, ali pa je nizek. "Te informacije lahko uporabite brez kakršnekoli elektronike."

Testi dejanskih športnikov

Papir se večinoma ukvarja s konstrukcijo naprav, vendar ugotavlja, da je obliž uspešno izločil znoj iz slane vode na plavalnih prireditvah za Ironmanove športnike. Tudi kožo je držala več kot dve uri »podvodnih operacij«. Sodišče Ironman imenuje »pilotna študija« - čeprav ugotavlja, da so jo testirali na »okoli 250 športnikih na tej točki«, vključno s teniškimi igralci in košarkarji

V sedanji obliki naprava ne prenaša informacij, na primer mobilne aplikacije. Zdaj bi bile naprave za enkratno uporabo - uporabili bi novega za vsako dirko ali trening. Poudaril je tudi, da bo v letu prišlo do komercialnega zagona in da sodeluje s „velikim“ industrijskim partnerjem.

"Precej globoko smo v testiranju teh naprav, čeprav bi rekel, da je dogodek Ironman v Koni najbolj izziv, glede na vse različne okoliščine, ko se premikate skozi dirko," dodaja. »Veseli smo, da naprave delujejo zelo dobro.«

> Izvleček: Neinvazivno, in situ biokemijsko spremljanje fiziološkega stanja, z uporabo znoja, bi lahko omogočilo nove oblike diagnostike zdravstvenega varstva in osebne strategije hidracije. Nedavni napredek na področju zbiranja potnikov in tehnologij zaznavanja ponuja zmogljive zmogljivosti, vendar niso učinkoviti za uporabo v ekstremnih situacijah, kot so vodno ali sušno okolje, zaradi edinstvenih izzivov pri odpravljanju motenj / kontaminacije iz okoliške vode, ohranjanja robustne adhezije v prisotnosti viskoznih vlečne sile in / ali močno gibanje ter preprečevanje izhlapevanja zbranega znoja. V prispevku so predstavljeni materiali in modeli za vodotesne, epidermalne, mikrofluidne in elektronske sisteme, ki se držijo kože, da omogočijo zajemanje, shranjevanje in analizo znoja, tudi ko so popolnoma pod vodo. Terenske preiskave so pokazale sposobnost teh naprav za zbiranje kvantitativnih meritev lokalne koncentracije znoja, lokalnih izgub pri potenju (in hitrosti znojenja) ter temperature kože med intenzivno telesno aktivnostjo v nadzorovanih pogojih v zaprtih prostorih in plavanju v odprtem oceanu.