Laputan Keselekatan Fleksibel Mendeteksi Beberapa Marker Kesehatan dalam Waktu Nyata
Insinyur telah menciptakan lapisan sensor elektronik fleksibel yang dapat jahit ke dalam pakaian untuk menganalisis keringat untuk beberapa marker. Lapisan dapat digunakan untuk mendiagnosis dan memantau kondisi kesehatan akut dan kronis atau untuk memantau kesehatan selama olahraga atau kinerja tempat kerja. Perangkat terdiri dari benang sensor khusus, komponen elektronik fleksibel, dan konektivitas nirkabel untuk akuisisi, penyimpanan, dan pemrosesan data waktu nyata.
Monitor kesehatan konsumen umum dapat melacak detak jantung, suhu, glukosa, jarak berjalan, dan pengukuran kasar lainnya; namun pemahaman yang lebih rinci tentang kesehatan, stres, dan kinerja seseorang diperlukan untuk pengumpulan data medis atau aplikasi olahraga atau militer berkinerja tinggi. Secara khusus, marker metabolik, seperti elektrolit dan molekul biologi lainnya, memberikan indikator yang lebih langsung tentang kesehatan manusia untuk penilaian yang akurat kinerja atletik, keselamatan tempat kerja, diagnosis klinis, dan pengelolaan kondisi kesehatan kronis.
Perangkat lapisan melakukan pengukuran waktu nyata dari biomarker penting yang ada dalam keringat termasuk ion natrium dan amonium (elektrolit), laktat (metabolit), dan keasaman (pH). Platform perangkat dapat juga menyertakan berbagai sensor yang mampu melacak hampir setiap marker yang ada dalam keringat. Pengukuran yang dilakukan dapat memiliki aplikasi diagnosis yang berguna: natrium dari keringat dapat menunjukkan status hidrasi dan ketidakseimbangan elektrolit dalam tubuh; konsentrasi laktat dapat menjadi indikator kelelahan otot; tingkat ion klorida dapat digunakan untuk mendiagnosis dan memantau fibrosis kistik; dan kortisol, hormon stres, dapat digunakan untuk menilai stres emosional serta fungsi metabolik dan imun. Atlet dapat memantau berbagai marker selama usaha fisik untuk membantu memprediksi puncak atau penurunan kinerja selama kompetisi.
Kemampuan untuk mengintegrasikan sensor ke dalam pakaian dibuat mungkin oleh benang fleksibel yang dilapisi tinta konduktif. Lapisan yang berbeda mengubah fungsionalitas benang; misalnya, laktat dapat terdeteksi dengan melapisi benang dengan bahan sensori enzimatik yang mengandung enzim laktat oksidase. Benang sensori pH dilapisi polianilin yang merespons keasaman, dan seterusnya. Array benang sensor terintegrasi ke dalam pakaian atau lapisan dan terhubung ke modul sirkuit miniatur dan mikroprosesor, dengan kemampuan nirkabel untuk berkomunikasi dengan smartphone.
Peneliti menguji perangkat pada subjek manusia, memantau respons elektrolit dan metabolit mereka selama latihan berdaya maksimal pada sepeda statis. Sensor dapat mendeteksi variasi tingkat analit saat naik turun, dalam interval 5 hingga 30 detik — cukup untuk sebagian besar kebutuhan pelacakan waktu nyata. Studi mendirikan bahwa sensor dapat mendeteksi pola ekspresi analit yang konsisten yang dapat digunakan untuk studi mendatang untuk mengidentifikasi korelasi ini.
