Pengukuran real-time dari elektrolit dan metabolit dapat digunakan untuk mendiagnosis dan memantau penyakit atau melacak kinerja – Sains Terkini

Para insinyur di Tufts University telah menciptakan patch penginderaan elektronik fleksibel pertama yang dapat dijahit menjadi pakaian untuk menganalisis keringat Anda untuk berbagai penanda. Tambalan dapat digunakan untuk mendiagnosis dan memantau kondisi kesehatan akut dan kronis atau untuk memantau kesehatan selama kinerja atletik atau di tempat kerja. Perangkat, dijelaskan hari ini di jurnal NPJ Fleksibel Elektronik, terdiri dari utas penginderaan khusus, komponen elektronik dan konektivitas nirkabel untuk akuisisi, penyimpanan, dan pemrosesan data waktu nyata.

Monitor kesehatan konsumen yang khas dapat melacak detak jantung, suhu, glukosa, jarak berjalan kaki dan pengukuran kotor lainnya. Tetapi pemahaman yang lebih rinci tentang kesehatan, stres dan kinerja seseorang diperlukan untuk pengumpulan data medis atau aplikasi atletik atau militer kinerja tinggi. Secara khusus, penanda metabolisme seperti elektrolit dan molekul biologis lainnya memberikan indikator kesehatan manusia yang lebih langsung untuk penilaian akurat kinerja atletik, keselamatan di tempat kerja, diagnosis klinis, dan mengelola kondisi kesehatan kronis.


Perangkat tambalan yang dibuat oleh para insinyur Tufts melakukan pengukuran real-time dari biomarker penting yang ada dalam keringat termasuk ion natrium dan amonium (elektrolit), laktat (metabolit) dan keasaman (pH). Platform perangkat juga cukup fleksibel untuk menggabungkan berbagai sensor yang dapat ditelusuri dengan melacak hampir setiap penanda yang ada di keringat. Pengukuran yang dilakukan dapat memiliki aplikasi diagnostik yang bermanfaat. Misalnya, natrium dari keringat dapat menunjukkan status hidrasi dan ketidakseimbangan elektrolit dalam tubuh; konsentrasi laktat dapat menjadi indikator kelelahan otot; kadar ion klorida dapat digunakan untuk mendiagnosis dan memantau fibrosis kistik; dan kortisol, hormon stres, dapat digunakan untuk menilai stres emosional serta fungsi metabolisme dan kekebalan tubuh.

Atlet dapat memonitor berbagai penanda selama aktivitas fisik untuk membantu dalam memprediksi puncak kinerja atau menurun selama kompetisi.

Kemampuan untuk mengintegrasikan sensor ke dalam pakaian dimungkinkan oleh benang fleksibel yang dilapisi dengan tinta konduktif. Pelapis berbeda mengubah fungsi utas; misalnya, laktat dapat dideteksi dengan melapisi benang dengan bahan penginderaan enzimatik yang menggabungkan enzim laktat oksidase. Benang penginderaan pH dilapisi dengan polianilin yang merespons keasaman, dan sebagainya. Array sensor ulir diintegrasikan ke dalam pakaian atau tambalan dan terhubung ke modul sirkuit miniatur dan mikroprosesor, dengan kemampuan nirkabel untuk berkomunikasi dengan smartphone.

"Keringat adalah cairan yang berguna untuk pemantauan kesehatan karena mudah diakses dan dapat dikumpulkan secara non-invasif," kata Trupti Terse-Thakoor, sebelumnya seorang sarjana pasca-doktoral di Fakultas Teknik Universitas Tufts dan penulis pertama studi tersebut. "Penanda yang kita dapat keringat juga berkorelasi baik dengan kadar plasma darah yang menjadikannya cairan diagnostik pengganti yang sangat baik."

Para peneliti menguji perangkat pada subyek manusia, memonitor respon elektrolit dan metabolit mereka selama latihan tenaga maksimum pada sepeda statis. Sensor mampu mendeteksi variasi dalam tingkat analit ketika mereka bergerak naik dan turun, dalam interval 5 hingga 30 detik – cukup untuk sebagian besar kebutuhan pelacakan real-time. Subyek termasuk pria dan wanita dengan berbagai pengkondisian fisik, dari aktif secara fisik pada diet yang disesuaikan dengan kinerja, hingga individu yang tidak aktif secara fisik dan tidak memiliki batasan diet tertentu. Sementara penelitian saat ini tidak dimaksudkan untuk menentukan korelasi antara pembacaan analit dan kinerja dan pengkondisian, itu membuktikan bahwa sensor mampu mendeteksi pola ekspresi analit yang konsisten yang dapat digunakan untuk studi masa depan yang mengidentifikasi korelasi ini.


"Patch sensor yang kami kembangkan adalah bagian dari strategi yang lebih besar untuk membuat perangkat elektronik berbasis benang yang sepenuhnya fleksibel," kata Sameer Sonkusale, profesor teknik elektro dan komputer di Tufts 'School of Engineering dan penulis penelitian yang sesuai. "Perangkat fleksibel yang dirajut ke dalam kain dan bekerja langsung pada kulit berarti kita dapat melacak kesehatan dan kinerja tidak hanya non-invasif, tetapi sepenuhnya tidak mengganggu – pemakainya mungkin bahkan tidak merasakan atau memperhatikannya."

Referensi:

Material disediakan oleh Universitas Tufts. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.