Mendeteksi Penanda Kesehatan di Sensor Keringat Wearable Berbasis Benang
Insinyur telah menciptakan tambalan penginderaan elektronik fleksibel yang dapat dijahit menjadi pakaian untuk menganalisis keringat untuk beberapa penanda. Patch dapat digunakan untuk mendiagnosis dan memantau kondisi kesehatan akut dan kronis atau untuk memantau kesehatan selama kinerja atletik atau di tempat kerja. Perangkat ini terdiri dari utas penginderaan khusus, komponen elektronik fleksibel, dan konektivitas nirkabel untuk akuisisi, penyimpanan, dan pemrosesan data real-time.
Monitor kesehatan konsumen biasa dapat melacak detak jantung, suhu, glukosa, jarak berjalan kaki, dan pengukuran kotor lainnya; namun, pemahaman yang lebih rinci tentang kesehatan, stres, dan kinerja individu diperlukan untuk pengumpulan data medis atau aplikasi atletik atau militer berkinerja tinggi. Secara khusus, penanda metabolisme, seperti elektrolit dan molekul biologis lainnya, memberikan indikator kesehatan manusia yang lebih langsung untuk penilaian akurat kinerja atletik, keselamatan tempat kerja, diagnosis klinis, dan pengelolaan kondisi kesehatan kronis.
Perangkat patch 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 dapat menggabungkan berbagai sensor yang mampu melacak hampir setiap penanda yang ada dalam keringat. Pengukuran yang dilakukan dapat memiliki aplikasi diagnostik yang berguna: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 memantau berbagai penanda selama aktivitas fisik untuk membantu memprediksi puncak atau penurunan performa selama kompetisi.
Kemampuan untuk mengintegrasikan sensor ke dalam pakaian dimungkinkan oleh benang fleksibel yang dilapisi dengan tinta konduktif. Pelapis yang 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 seterusnya. Rangkaian sensor ulir diintegrasikan ke dalam pakaian atau tambalan dan terhubung ke modul sirkuit mini dan mikroprosesor, dengan kemampuan nirkabel untuk berkomunikasi dengan smartphone.
Para peneliti menguji perangkat tersebut pada subjek manusia, memantau respons elektrolit dan metabolitnya selama latihan pengerahan tenaga maksimum pada sepeda stasioner. Sensor mampu mendeteksi variasi tingkat analit saat bergerak naik dan turun, dalam interval 5 hingga 30 detik — cukup untuk sebagian besar kebutuhan pelacakan waktu nyata. Studi ini menetapkan bahwa sensor mampu mendeteksi pola ekspresi analit yang konsisten yang dapat digunakan untuk studi masa depan yang mengidentifikasi korelasi ini.
