Verso un futuro ispezionabile a casa
A meno che tu non stia tenendo un discorso davanti a una giornata calda o a centinaia di VIP, probabilmente non pensi molto al sudore. Il sudore può essere fastidioso nel migliore dei casi o, nel peggiore dei casi, imbarazzante. Ma la sudorazione potrebbe essere finita. Con una nuova generazione di sensori, il sudore aiuta a svelare i misteri della salute umana e delle prestazioni sportive.
Le aziende IT e i ricercatori biochimici si sono concentrati a lungo sul potenziale del sudore, sviluppando sensori per monitorare e chiarire i fluidi corporei da utilizzare nella diagnosi delle malattie e aiutare gli atleti a migliorare le loro prestazioni. I sensori in grado di analizzare il sudore umano sono stati sviluppati oltre un decennio fa, ma i recenti progressi nella progettazione e nella tecnologia dei sensori hanno portato a rapidi progressi verso la commercializzazione del sistema.
Oltre all’acqua, il sudore contiene tutti i tipi di sostanze secrete dall’organismo. Ciò include i prodotti di scarto mangiati dai batteri che causano l’odore del corpo. Queste sostanze aiutano a fornire un’opportunità per chiarire come funziona il corpo, indipendentemente dalla salute.
I ricercatori della Stanford University hanno affermato in un articolo sui sensori del sudore pubblicato su Science Advances : “Tra i molti fluidi corporei, il sudore fornisce una quantità significativa di informazioni sulla salute del paziente ed è facilmente disponibile, il che lo rende adatto al biosensore indossabile non invasivo. Contiene importanti elettroliti, metaboliti, amminoacidi, proteine e ormoni, che lo rendono possibile per monitorare disordini metabolici, condizioni fisiologiche, livelli di dipendenza, ecc. “
Nextflex e GE Global Research, un consorzio di produzione di elettronica ibrida flessibile (FHE) , stanno lavorando a un sensore per monitorare la disidratazione monitorando la quantità e la composizione del sudore . “Una volta che possiamo monitorare contemporaneamente il grado di sudorazione e la concentrazione di sudore, possiamo effettivamente iniziare a misurare lo stato dell’acqua del corpo”, ha affermato Scott Miller, direttore dei programmi strategici di Nextflex States.
Il sistema è stato testato sui cadetti dell’aeronautica statunitense e tiene traccia dei livelli di umidità durante l’allenamento. “Ogni volta che ho interagito con questi utenti finali sul campo, ho ricevuto molta eccitazione e nuove conoscenze. In questo caso, c’è stata una reazione molto positiva da parte di un cadetto e il comfort e la tranquillità di utilizzare questo dispositivo. E raccogliendo informazioni preziose, siamo stati in grado di migliorare le prestazioni dei nuovi prototipi che abbiamo realizzato dopo la sperimentazione “, ha affermato Azar Alizadeh, Principal Investigator presso GE Global Research. campo di riso.
I sensori del sudore possono essere utili oltre alla salute fisica. Un team della Stanford University ha sviluppato un sensore in grado di misurare il cortisolo, un noto “ormone dello stress” nel sudore . Tali sensori hanno il potenziale per aiutare a monitorare lo stress in futuro, ma a breve termine possono essere utilizzati per monitorare malattie causate da livelli troppo bassi o troppo alti di cortisolo, come il morbo di Addison e la sindrome di Cushing. .
Le applicazioni mediche del rilevamento del sudore sono già state studiate. Ad esempio, i diabetici potrebbero dover misurare i propri livelli di glucosio nel sangue infilandosi un ago nel dito per prelevare una piccola quantità di sangue e utilizzando un piccolo monitor per misurare i livelli di glucosio nel sangue. La sostituzione di quel test invasivo con il rilevamento del background può ridurre l’onere per i diabetici di misurare i propri livelli di glucosio nel sangue e il monitoraggio del sudore è considerato un’alternativa. Ad esempio, un team della Stanford University ha sviluppato un biosensore flessibile stampato in 3D per il glucosio. Questo sensore può essere incorporato in un sistema indossabile per il monitoraggio dei livelli di zucchero nel sudore.
Analogamente al monitoraggio della risposta al trattamento di una particolare malattia, i sensori del sudore potrebbero essere utilizzati in futuro per migliorare la diagnosi di sintomi come la fibrosi cistica. La fibrosi cistica è una malattia ereditaria che accorcia la durata della vita ed è già stata diagnosticata attraverso i test del sudore . Tuttavia, questo test richiede molto tempo e richiede diversi giorni per produrre risultati, quindi la procedura non è agevole. I tradizionali test del sudore misurano la concentrazione di ioni cloruro nel sudore come segno di malattia. I test basati su sensori utilizzano gli stessi principi, ma sono molto più facili da eseguire e possono dare risultati immediati.
L’analisi del sangue è il principale strumento medico per misurare la concentrazione di varie sostanze nel corpo umano, ma ci sono limiti a ciò che può essere visto dal sangue. Sebbene sia possibile conoscere la funzione del corpo in frammenti analizzando il sangue, l’analisi è lunga e dolorosa da raccogliere. Il rilevamento del sudore consente ai medici di raccogliere dati a lungo termine su come cambiano i livelli di elettroliti durante il giorno, piuttosto che le informazioni una tantum ottenute dai prelievi di sangue. Poiché i dispositivi elettronici necessari per l’analisi del sudore stanno diventando sempre più piccoli, l’analisi dei dati può essere possibile in tempo reale sul polso.
Allora perché l’analisi del sudore non è così popolare in medicina?
Raccogliere il sudore per l’analisi non è facile. In passato sono stati utilizzati diversi metodi, come la pulizia di tutto il corpo, i tamponi assorbenti e il “Macroduct” che si attacca alla pelle e raccoglie il sudore in piccoli tubi. A causa di problemi come la precisione, i fondi, il modo in cui gli esseri umani sudano quando necessario e la perdita di sudore dai sistemi di raccolta, è fortemente richiesta una nuova generazione di sistemi a sensori.
La raccolta e l’analisi del sudore sono tradizionalmente dispendiose in termini di tempo e manodopera, il che la rende un’area di poca ricerca. Con l’avvento dei sensori del sudore e dei dati che rivelano, potrebbe essere possibile studiare il sudore in modo più dettagliato.
”Nessuno l’ha davvero esaminato, perché non è mai stato così facile raccogliere la quantità esatta di sudore puro dal corpo”, ha affermato il professor John Rogers, professore di bioingegneria, della Northwestern University. Sta lavorando allo sviluppo di un sensore del sudore estensibile.
”Spesso c’è incertezza a livello di biologia, e questo dispositivo può fare queste misurazioni molto bene, e non c’è dubbio. Siamo nella gamma fisiologicamente rilevante del sudore. Queste concentrazioni possono essere quantificate. La domanda più grande penso è il modo in cui la chimica del sudore e la chimica del sangue sono correlate. “(Professor Rogers)
Finora, non c’è consenso sul modo ottimale dei sensori del sudore. Alcuni si basano sull’analisi biochimica, mentre altri si basano sull’analisi bioelettrica. Il primo misura la conducibilità elettrica del sudore per analizzare la concentrazione di elettroliti, mentre il secondo misura direttamente i componenti del sudore. Le informazioni vengono analizzate così come sono da un microcontrollore o inviate a un sistema esterno per l’analisi utilizzando standard wireless come NFC e Bluetooth. Altri sistemi utilizzano sensori scansionati da app per smartphone per misurare i livelli di elettroliti a seconda di come cambia il colore del sensore quando esposto al sudore.
Ci sono altri problemi con l’analisi del sudore. Il sistema deve adattarsi ai modelli individuali di sudore, poiché la composizione del sudore varia da persona a persona e può variare da persona a persona a seconda di fattori come il cibo.
Ci sono anche problemi tecnici che devono essere affrontati prima che medici e consumatori possano utilizzare i sensori del sudore. A lungo termine, i sistemi di rilevamento del sudore devono essere quanto più flessibili ed elastici possibile e disponibili per tutti i tipi di pelle.
”I dispositivi flessibili possono essere avvolti attorno a semplici superfici curve come il polso, ma se si desidera un dispositivo che si adatti alla forma meccanica delle diverse parti del corpo, è necessario qualcosa che sia morbido ed elastico oltre che pieghevole. È importante proprietà meccanica per ottenere un’interfaccia stabile e microscopica tra il monitoraggio della tecnologia dei biosensori e il corpo umano, in particolare la pelle”, ha affermato Rogers.
Potrebbero essere ancora necessari ulteriori progressi nell’elettronica e nelle scienze dei materiali alla base dei sensori del sudore, ma non vediamo l’ora di poter eseguire test medici a casa utilizzando solo cerotti indossabili. Inoltre, può consentire ai consumatori e agli atleti professionisti di migliorare le proprie prestazioni sulla base di fonti di dati completamente nuove. Se ciò accade, la tecnologia dei sensori del sudore diventerà più diffusa e degna di nota.
Fonte ZDNet.com