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I sensori indossabili rilevano cosa c’è nel tuo sudore

I nuovi sensori indossabili sviluppati dagli scienziati della UC Berkeley possono fornire misurazioni in tempo reale della velocità del sudore, degli elettroliti e dei metaboliti nel sudore. (Foto di Bizen Maskey, Sunchon National University)

Le punture di aghi non fanno per te? Un team di scienziati dell’Università della California, Berkeley, sta sviluppando sensori cutanei indossabili in grado di rilevare cosa c’è nel tuo sudore.

Sperano che un giorno, il monitoraggio del sudore possa aggirare la necessità di procedure più invasive come i prelievi di sangue e fornire aggiornamenti in tempo reale su problemi di salute come disidratazione o affaticamento.

In un articolo apparso oggi (venerdì 16 agosto) su Science Advances, il team descrive un nuovo design di sensori che può essere rapidamente prodotto utilizzando una tecnica di elaborazione “roll-to-roll” che essenzialmente stampa i sensori su un foglio di plastica come parole su un giornale.

Hanno usato i sensori per monitorare la velocità del sudore, e gli elettroliti e i metaboliti nel sudore, dai volontari che si stavano esercitando e da altri che stavano sperimentando la sudorazione indotta chimicamente.

“L’obiettivo del progetto non è solo quello di creare i sensori, ma iniziare a fare molti studi sulla materia e vedere cosa ci dice il sudore – dico sempre ‘decodifica’ la composizione del sudore”, ha detto Ali Javey, professore di ingegneria elettrica e informatica presso UC Berkeley e autore senior sul documento.

“Per questo abbiamo bisogno di sensori che siano affidabili, riproducibili e che possiamo fabbricare in scala in modo da poter posizionare più sensori in diversi punti del corpo e metterli su molte materie”, ha detto Javey, che funge anche da scienziato della facoltà al Lawrence Berkeley National Laboratory.

Una foto dei sensori stampata su un foglio di plastica trasparente

I sensori possono essere rapidamente prodotti utilizzando una tecnica di elaborazione roll-to-roll che stampa i sensori su un foglio di plastica. (Foto di Antti Veijola, VTT)

I nuovi sensori contengono un tubo microscopico a spirale, o microfluidico, che assorbe il sudore dalla pelle. Tracciando la velocità con cui il sudore si muove attraverso la microfluidica, i sensori possono segnalare quanto una persona sta sudando o il loro tasso di sudorazione.

I microfluidici sono inoltre dotati di sensori chimici in grado di rilevare concentrazioni di elettroliti come potassio e sodio e metaboliti come il glucosio.

Javey e il suo team hanno lavorato con i ricercatori del Centro di ricerca tecnica VTT della Finlandia per sviluppare un modo per produrre rapidamente le patch dei sensori con una tecnica di elaborazione roll-to-roll simile alla stampa serigrafica.

“L’elaborazione roll-to-roll consente la produzione di volumi elevati di cerotti monouso a basso costo”, ha affermato Jussi Hiltunen di VTT. “I gruppi accademici traggono notevoli vantaggi dalla tecnologia roll-to-roll quando il numero di dispositivi di test non limita la ricerca. Inoltre, la fabbricazione su larga scala dimostra il potenziale per applicare il concetto di rilevamento del sudore in applicazioni pratiche. “

Per capire meglio cosa può dire il sudore sulla salute in tempo reale del corpo umano, i ricercatori hanno prima posizionato i sensori del sudore in punti diversi sui corpi dei volontari – tra cui la fronte, l’avambraccio, le ascelle e la parte superiore della schiena – e hanno misurato i loro tassi di sudore e i livelli di sodio e potassio nel loro sudore mentre pedalavano su una cyclette.

Hanno scoperto che la frequenza del sudore locale potrebbe indicare la perdita di liquidi complessiva del corpo durante l’esercizio, il che significa come il monitoraggio della frequenza del sudore potrebbe essere un modo per dare agli atleti un vantaggio quando potrebbero spingere troppo forte.

“Tradizionalmente ciò che la ricerca ha fatto è raccogliere sudore dal corpo per un certo periodo di tempo e poi analizzarlo”, ha dichiarato Hnin Yin Yin Nyein, uno ricercatore laureato in scienze dei materiali e ingegneria presso l’UC Berkeley e uno dei principali autori della carta. “Quindi non è stato possibile vedere molto bene i cambiamenti dinamici con una buona risoluzione. Usando questi dispositivi indossabili ora possiamo raccogliere continuamente dati da diverse parti del corpo, ad esempio per capire come la perdita di sudore locale può stimare la perdita di liquidi di tutto il corpo. “

Hanno anche usato i sensori per confrontare i livelli di glucosio nel sudore e i livelli di glucosio nel sangue in pazienti sani e diabetici, scoprendo che una singola misurazione del glucosio nel sudore non può necessariamente indicare il livello di glucosio nel sangue di una persona.

“Ci sono state molte speranze che i test del sudore non invasivi possano sostituire le misurazioni basate sul sangue per diagnosticare e monitorare il diabete, ma abbiamo dimostrato che non esiste una semplice e universale correlazione tra i livelli di sudore e glicemia”, ha affermato Mallika Bariya, un laureato in scienze dei materiali e ingegneria presso l’UC Berkeley e altro autore principale del documento. “Questo è importante che la comunità lo sappia, quindi in futuro ci concentreremo sullo studio di correlazioni individualizzate o multiparametriche”.

Ali Javey descrive una versione precedente del sensore di sudore indossabile del suo laboratorio in questo video del 2016. (video UC Berkeley di Roxanne Makasdjian e Stephen McNally)

 

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