Smart kontaktlinser kan ge en boost till hälso-och övervakning
Health tech: Forskare arbetar på en kombination av sensorer med off-the-shelf kontaktlinser för olika medicinska tillämpningar.
Chansen finns, om det är en super-varm dag eller om du bara om att hålla ett tal inför hundratals VIPs, du behöver inte tänka så mycket på din svett. Det är en olägenhet, i bästa fall, en förlägenhet vid värre. Men det är dags att sluta vara sniffy om svett: tack vare en ny generation av sensor technologies, svett är att hjälpa till att låsa upp hemligheter av människors hälsa och sport prestanda.
Tech företag och biokemi forskare har länge varit medvetna om möjligheterna av svett, och har arbetat med att ta fram sensorer som kan övervaka och tolka vätska för ändamål, även diagnostisera sjukdom och att hjälpa idrottare att förbättra sina prestationer. Sensorer som kan analysera människans svett har funnits i över ett decennium, men den senaste tidens utveckling i sensor design och teknik innebär att system är snabbt närmar sig kommersialisering.
Bortsett från vatten, svett innehåller alla möjliga andra ämnen som utsöndras från kroppen (inklusive avfall som bakterier äta för att orsaka kroppen lukt). Det är dessa ämnen som kan bidra till att öppna ett fönster in i kroppens inre arbete, och om det är hälsosamt eller på annat sätt.
“Bland många kroppsliga vätskor, svett ger en betydande mängd information om patientens hälsotillstånd och de är lättillgängliga, vilket gör den lämplig för bärbara, icke-invasiv biosensing. Svett innehåller viktiga elektrolyter, metaboliter, aminosyror, proteiner och hormoner, som tillåter övervakning av metabola sjukdomar, fysiologiska tillstånd, eller en person som är berusning nivå,” Stanford University-forskare skrev under ett papper på att svettas sensorer som publicerats i Science Förskott.
Nextflex och GE Elektronik har arbetat på en sensor som övervakar uttorkning genom att följa upp volymen och göra upp med svett. “Om vi kan spåra den takt som vi svettas, och kanske spåra koncentrationer i svettas på samma gång, att vi verkligen kan börja för att få ett mått på vad som kroppens tillstånd av fukt är,” säger Scott Miller, Nextflex: s direktör för strategiska program. Systemet har testats med Flottans piloter för att spåra deras återfuktning samtidigt som den arbetar.
Svett sensorer kan ha en betydelse bortom den fysiska hälsan också. Ett team vid Stanford University har redan byggt en sensor som kan mäta kortisol, som ibland kallas den “stress hormon”, i svett. Medan sådana sensorer kan vara potentiellt användbara för uppföljning av stress i framtiden, på kort sikt, är det mer sannolikt att användas för att spåra sjukdomar där nivåer av kortisol är för hög eller för låg, till exempel Addisons sjukdom eller Cushing syndrom.
SE: Sensor skulle enterprise: IoT, ML, big data och (ZDNet särskild rapport) | Ladda ner rapporten som en PDF (TechRepublic)
De medicinska tillämpningarna av svett sensing är redan utreds. Ta glukos, till exempel – en typ av socker som personer med diabetes kan kämpa för att bearbeta. Diabetiker har ofta för att mäta blodsockernivån i blodet genom prickning av sitt finger, för att pressa ut en droppe blod, och sedan med hjälp av en liten monitor för att testa sina nivåer för socker det innehåller. Ersätter den invasiva tester med bakgrund avkänning skulle underlätta self-test börda för diabetiker; svett övervakning har undersökts som ett alternativ. Ett lag i Washington State University, till exempel, har skapat en 3D-utskrivna flexibel glukos biosensor som skulle kunna ingå i användbara system för att övervaka blodsockernivån i svett.
Liksom övervakning svar till behandling vid vissa sjukdomar, svett sensorer kan så småningom användas för att förbättra diagnos av sjukdomar, som cystisk fibros. Cystisk fibros, en genetisk sjukdom som orsakar minskad livslängd, är redan diagnosen genom ett svett-test, men det är en otymplig procedur som tar tid att genomföra, och tar dagar för resultaten att komma tillbaka. Standard svett tester mäter koncentrationen av kloridjoner i svett som bevis för sjukdom; en givare-test skulle använda samma princip, men att det skulle vara mycket enklare att administrera och kan ge omedelbara resultat.
Att analysera blod har varit medicin är standardmetoden för att mäta halter av olika ämnen i kroppen, men det finns gränser för vad som blod kan tala om för dig: att analysera blod ger dig en ögonblicksbild av kroppens funktion, och är tidskrävande och svåra att samla in. Svett avkänning skulle tillåta sjukvårdare för att samla in data över en längre tidsperiod – hur elektrolyt nivåer ändra på en dag, till exempel, snarare än en-och-gjort av information en blodprovstagning kan ge. Som den elektronik som behövs för att analysera svett krymper stadigt, analys av data kan göras på handleden i real-tid.
Så varför är inte svett analys mer populära i medicin?
Samla svett för analys är inte så lätt. Flera metoder har använts i det förflutna, inklusive hela kroppen avspolning (precis vad det låter som), absorberande kuddar och macroducts, som hålla sig till huden och samla svett i små tuber. Problem med noggrannhet, resurser, hur man får människor att svettas på efterfrågan, och läckage av svett från collection system (nej, verkligen) menar att tiden är mogen för en ny generation av sensor-driven system.
Eftersom insamling och analys av svett har traditionellt varit tidskrävande och otymplig, det är ett område som varit relativt underanalyserade. Tack vare tillkomsten av svett sensorer och data de genererar, kan det vara tid för medicinen att ta en närmare titt på vätska.
“Jag tror att ingen riktigt har tagit en titt, eftersom det inte tidigare har varit mycket praktiskt att samla exakt, orörda volymer av svett från kroppen, säger John Rogers, professor i materialvetenskap, Medicinsk Teknik och neurokirurgi vid Northwestern University, som har arbetat på töjbart svett sensorer.
“En stor del av den osäkerhet som är i nivå med biologi, kan de enheter som kan göra dessa mätningar mycket fint, det är ingen tvekan om det. Vi kan kvantifiera dessa koncentrationer över fysiologiskt relevant utbud i svett. Jag tror att den största frågan är hur svett kemi korrelerar till blod kemi, säger han.
Ännu, det finns ingen konsensus om den idealiska inställningar för svett sensorer: en del är baserade på biokemiska analyser, andra på bioelektriska. Den förra mäter den elektriska ledningsförmågan av svett för att träna elektrolyt nivåer, medan den senare mäter komponenter av svett direkt. Den information som är antingen analyseras på plats av mikrokontroller eller föras tillbaka till externa system för analys, med hjälp av trådlösa standarder såsom NFC eller Bluetooth. Andra system använder sig av sensorer som skannas av smartphone-appar för att mäta elektrolyt nivåer enligt hur de sensorer som ändrar färg när den utsätts för svett.
SE: Vad är digital hälsa? Allt du behöver veta om framtidens hälso-och sjukvård
Det finns andra problem med att analysera svett: sammansättning av svett varierar från person till person, och även för en enskild kan det ändras beroende på olika faktorer, inklusive vad de äter, så att systemen måste vara anpassade till individens unika svett mönster.
Det finns även tekniska problem som måste åtgärdas innan svett sensorer kan användas av antingen läkare eller konsumenter. På längre sikt, svett sensing system måste vara så flexibelt och töjbart som möjligt för att se till att de kan användas för varje typ av hud.
“En flexibel enhet kan linda runt en enkel böjning — till exempel, runt din handled-men om du vill att enheter att matcha den mekaniska geometrier i olika delar av kroppen, behöver du något som inte bara böjer sig, men är mjukt och töjbart. Det är en kritisk mekaniska attribut för att ge en stabil och omärklig gränssnitt mellan övervakning biosensor teknik och den mänskliga kroppen, huden i synnerhet Nordvästra s Rogers säger.
Elektronik och material vetenskap bakom svett sensorer kan behöva vissa raffinering ännu, men det ger en kittlande möjligheten av en framtid där vissa medicinska tester kan utföras från hem med endast ett headset med en patch. Vad är mer, det kan göra det möjligt för konsumenterna samt pro idrottare till nivå upp deras resultat bygger på en helt ny källa av data, vilket gör svett sensor-teknik något som är värt att få varma och besvärade.
DE SENASTE OCH RELATERAT INNEHÅLL
Pharma företag räknar på cloud computing och AI för att göra utvecklingen av nya läkemedel snabbare och billigare
Destination cloud: Hur hälso-och organisationer som är framtidssäkra strategi och verksamhet
Amazon Alexa gett nya NHS hälsoråd roll: Men vad om patientens integritet?
Medtronic, IBM studie: maskininlärning, app, glukos övervakning av hårdvara combo förbättrar diabetes management
Kan spelar dessa tv-spel verkligen göra dig till en bättre läkare?
Rollen data vetenskap och teknik i psykisk hälsa behandling (TechRepublic)
Relaterade Ämnen:
Sakernas Internet