Vattentät slitage kan analysera svett, även när du simmer

Idrottare vid 2018 Ironman World Championship triathlon var bland de första som testade en ny svettgivare under utveckling av ingenjörer vid Northwestern University. När de finaste triathletterna i världen simmade 3,8 mil, cyklade 100 mil och körde en maraton, höll den här lilla bärbarheten direkt mot huden som ett genomskinligt bandhjälp, vilket mäter den unika kemi av varje droppsätt - som överför viktiga mätningar som kan göra eller bryta en intensiv uthållighet.

När det gäller bärbara sensorer i sport tänker vi traditionellt på att övervaka mätvärden som effektutgång eller hjärtfrekvens som kan hjälpa en idrottsman till att hantera deras prestanda. Men det bärbara fältet expanderar, och forskare letar efter att mäta ett större antal faktorer som kan påverka atletisk prestanda. Svettgivaren är medlem i denna nya klass av bärbar teknik.

Det utvecklades av John Rogers, Ph.D., en ingenjörsprofessor vid Northwestern och styrelsens ordförande i Epicore Biosystems - ett företag som specialiserat sig på flexibla hudanordningar som övervakar vätskor. Han berättar Omvänd att enhetens tidiga tester vid Ironman World Championship var framgångsrika och att de ser ut att starta en kommersiell version av enheten inom året. Hans Science Advances papper, släppt fredag, ger några detaljer om hur plåstret egentligen fungerar.

"Vi var intresserade av att se om enheterna skulle fortsätta," säger Rogers om enhetens försök vid Ironman World Championship. "De springer runt, de simmar, de cyklar. Apparaten fungerade bra hela tiden, de samlade svett och gjorde avläsningen som vi förväntade oss. Idrottarna fann att enheterna gav värdefull information - de var inte störande på något sätt eller irriterande på något sätt."

Mätning av svettförlust och svettkemi

Rogers svettgivare, som hittills inte heter, är inte den första svettgivaren runt. Han tror emellertid att hans design och robusthet sätter det ifrån varandra. Det nya papperet indikerar att sensorn är helt elektronikfri och bygger på utformningen av den flexibla klisterfliken, som fastnar på huden som ett bandhjälpmedel.

"Vi samlar i huvudsak en eller två droppar i svett," säger Rogers. "Svetten som det kommer ut ur huden går omedelbart till helt slutna kanaler och reservoar där vi kan läsa ut svettfrekvens, svettförlust och svettkemi."

Därifrån fungerar bärbarheten faktiskt som en termometer, säger Rogers. Eftersom svetten fyller kanalerna blir den antingen röd eller blå. Medursvikten mellan de två röda eller blåa märkena indikerar hur mycket svett har gått vilse - även om de två märkena, när de placeras på människans hud, är ganska svaga:

Den enda aspekten av svettkemi som denna enhet kan mäta, åtminstone som den existerar, är elektrolytnivåer. Det är anmärkningsvärt av två skäl. För det första är några av författarna till detta papper anställda av Gatorade Sports Science Institute, så elektrolytförlusten är definitivt i sitt styrhus. Ändå är det viktigt att bibehålla elektrolytbalansen - särskilt natrium - under långvariga uthållighetshändelser. De flesta människor har mer än tillräckligt med natrium i sina dieter till att börja med, men för idrottare som kör maraton och ultramarathon finns det riktlinjer för natriumintag (speciellt för "salta tröjor").

Denna bärbara använder en kombination av kemikalier som reagerar med de molekyler som förloras i svett. När elektrolytförlusten är hög, kommer svetten som fångas i plåstret att byta färg om sakerna blir svåra:

"Vi har ett kemiskt reagens som ändras i färg från ljusrosa till mörkt rött beroende på elektrolytnivåer", säger Rogers. "Just för ögat kan du se och se" Åh, min svett elektrolytnivå är mycket hög, eller den är medium, eller den är låg. "Du kan använda den informationen utan någon elektronik alls."

Test på faktiska idrottare

Papperet handlar mest om konstruktionen av enheterna, men det noteras att plåstret framgångsrikt filtrerat ut svett från saltvatten i simsessioner för Ironman-idrottarna. Det följde också huden i över två timmars "undervattensoperationer". Han kallar Ironman-försöket en "pilotstudie" - men han noterar att de har testat det på "cirka 250 idrottare vid denna tidpunkt", inklusive tennisspelare och basket spelare

Såsom det står överför enheten inte information till, till exempel, en mobilapp. Just nu skulle enheterna vara disponibla - du skulle använda en ny för varje tävling eller träningspass. Han indikerade också att det kommer bli en kommersiell lansering under året och att han arbetar med en "stor" industrins partner.

"Vi är ganska djupa i att testa dessa enheter, men jag skulle säga att Ironman-händelsen i Kona var den mest utmanande, med tanke på alla olika omständigheter när du rör dig genom loppet," tillägger han. "Vi var glada att se att enheterna fungerar ganska bra."

> Abstrakt: Icke-invasiv, in situ biokemisk övervakning av fysiologisk status, genom användning av svett, skulle kunna möjliggöra nya former av vårddiagnostik och personliga hydratiseringsstrategier. De senaste framstegen inom svettinsamling och avkänningstekniker erbjuder kraftfulla möjligheter, men de är inte effektiva för användning i extrema situationer som akvatiska eller torra miljöer på grund av unika utmaningar för att eliminera störningar / förorening från omgivande vatten, upprätthålla en stark vidhäftning i närvaro av viskös dra krafter och / eller kraftig rörelse och förhindra förångning av uppsamlad svett. I detta dokument introduceras material och konstruktioner för vattentäta, epidermiska, mikrofluidiska och elektroniska system som klibbar huden för att möjliggöra infångning, lagring och analys av svett, även under fullt undervattens. Fältförsök visar förmågan hos dessa enheter att samla kvantitativa in situ mätningar av lokal svettkloridkoncentration, lokal svettförlust (och svetthastighet) och hudtemperatur under kraftig fysisk aktivitet vid kontrollerade, inomhusförhållanden och vid havsvattning.