Устройство измеряет биомаркеры пота и потоотделения точно и в режиме реального времени, позволяя спортсменам, военнослужащим, специалистам по фитнесу и другим лицам отслеживать скорость потоотделения и потерю электролитов, чтобы они могли поддерживать водный баланс, пополнять свои электролиты и оставаться на вершине своей игры.Партнерские отношения нацелены на дальнейшую разработку, тестирование и проверку устройства Роджерса, которое отслеживает потерю потоотделения и анализирует химический состав пота с помощью простого визуального считывания в реальном времени.Мягкое и гибкое устройство, ранее разработанное в лаборатории Rogers ‘Northwestern Engineering, ложится на кожу и измеряет потливость, чтобы определить реакцию организма на упражнения. Стартап Epicore Biosystems, запущенный группой Роджерса через Северо-западный офис инноваций и новых предприятий (INVO), наладил крупномасштабное производство этих микрофлюидных устройств.
Он также планирует объединить их с продуктами для питания, здоровья кожи, косметики и спортивного увлажнения, с дополнительными возможностями для использования в клинической медицине и реабилитации.«Институт спортивных наук Gatorade много знает о поте, и у них есть очень строгие протоколы тестирования для оценки новых технологий в этой области», — сказал Роджерс, профессор Луи Симпсона и Кимберли Кверри материаловедения и инженерии, биомедицинской инженерии и неврологической хирургии. Доктор Маккормик и медицинский факультет Файнберга Северо-Западного университета, а также директор Центра биоинтегрированной электроники (CBIE).
«Наша миссия в Институте спортивной науки Gatorade всегда заключалась в том, чтобы помочь спортсменам оптимизировать свое здоровье и производительность посредством исследований и обучения в области гидратации и спортивной науки», — сказал доктор Линдси Бейкер, главный научный сотрудник Института спортивных наук Gatorade. «Благодаря нашему партнерству с Epicore Biosystems мы разрабатываем новые захватывающие способы измерения и мониторинга потоотделения, которые могут помочь нам лучше рекомендовать стратегии гидратации для наших спортсменов».Микрожидкостная конструкция Rogers, впервые представленная в 2016 году, за последний год прошла долгий путь. В более ранних исследованиях измеряли потерю хлоридов, уровень глюкозы, лактата и pH в поте. Новые платформы также позволяют количественно определять концентрации тяжелых металлов, таких как свинец и мышьяк, а также уровни мочевины и креатинина, последний из которых влияет на здоровье почек.
Новейшие устройства также могут измерять этот химический состав непрерывно в режиме реального времени, позволяя пользователям отслеживать, как изменяется химический состав пота во время тренировок и в течение дня.«Устройства годичной давности могут определять среднюю концентрацию хлоридов во время тренировок», — сказал Роджерс. «Но теперь у нас есть устройства, которые заполняются последовательно во времени. Это важно, потому что вариации биомаркеров пота дают представление об уровне усталости во время тренировки.
Раньше у нас не было такой возможности».Еще лучше: спортсмену не нужно делать паузу в тренировке, чтобы расшифровать сложную информацию.
Вместо этого он или она может отслеживать эти последовательно изменяющиеся уровни простым взглядом. Во время тренировки пот стекает по микроскопическим каналам устройства в разные отсеки.
В этих отсеках реакции с химическими реагентами приводят к видимым изменениям цвета, которые количественно связаны с концентрацией электролита.«Большинство людей хотят знать, теряют ли они много хлора, немного или почти не теряют», — сказал Роджерс. «Они могут просто взглянуть на устройство и определить, высокий, средний или низкий у них уровень электролита».Это исследование, написанное в соавторстве с учеными Gatorade Sports Science Institute, было опубликовано сегодня, 16 февраля, в журнале Science Advances.
Роджерс также представит свою работу в рамках своего выступления по биоинтегрированным технологиям 17 февраля на ежегодном собрании Американской ассоциации развития науки (AAAS) в Остине, штат Техас. Роджерс расскажет, как его технологию можно использовать для реабилитации жертв инсульта.Еще одной уникальной особенностью этих новейших платформ является их способность измерять потливость пользователей во время занятий водными видами спорта, даже когда они полностью находятся под водой. Новые адгезивные материалы и микрожидкостные конструкции обеспечивают водонепроницаемость кожи для улавливания и анализа пота, предотвращая попадание окружающей воды в микроскопические каналы устройства.
Системы были впервые применены на триатлонистах и теперь регулярно используются командой плавания Northwestern.«Мы были обеспокоены влиянием потоотделения на гидратацию и производительность во время тренировок и соревнований, но до сих пор у нас не было возможности провести количественные измерения», — сказал Джарод Шредер, главный тренер мужской команды по плаванию Northwestern. «Установленные на кожу микрофлюидные устройства от Rogers group впервые позволяют нам непрерывно определять пот и потерю электролитов, как это происходит в бассейне во время плавания, без какого-либо неблагоприятного воздействия на наших спортсменов.
Выводы интригуют. высокий уровень потери потоотделения в бассейне требует тщательного планирования регидратации ".Благодаря Epicore Biosystems и CBIE устройства теперь широко используются в самых разных организациях. Сиэтлские моряки используют сотни устройств для отслеживания игроков во время весенних тренировок.«Эти тонкие, гибкие микрофлюидные сети позволяют нам количественно отслеживать потерю пота и химический состав пота у всех игроков в нашей организации», — сказала Лорена Мартин, врач и руководитель отдела высоких показателей Mariners. «Эти данные могут предоставить нам уникальную, подробную информацию для конкретного игрока об электролитном балансе и химическом составе тела в любой момент во время игры или тренировки».
Летчики действующей службы на базе ВВС Райт-Паттерсон в Дейтоне, штат Огайо, также используют эти устройства.«Пот богат биохимической информацией, которая имеет отношение к физиологическому здоровью и когнитивному состоянию», — сказала Дженнифер Мартин, химик-исследователь из исследовательской лаборатории ВВС. «Возможность контролировать потерю потоотделения и химический состав пота на коже представляет интерес, потому что эти данные могут позволить нам более эффективно управлять боевой готовностью в изнурительных условиях на тренировках или на поле боя».Пациенты также используют устройства в Shirley Ryan AbilityLab, одном из ведущих национальных исследовательских госпиталей. Исследователи изучают лево-правую асимметрию потоотделения как показатель выздоровления у пациентов, перенесших инсульт.
Эти устройства также помогают врачам отслеживать различия в химическом составе пота пациентов в процессе реабилитации.«Высокий визуальный и динамичный характер этих устройств позволяет нашим клиницистам легко контролировать потерю потоотделения и физические нагрузки у пациентов, проходящих реабилитацию от вегетативных расстройств, таких как инсульт», — сказал Арун Джаяраман, директор лаборатории Макса Надера по реабилитационным технологиям и исследованиям результатов в Shirley. Райан AbilityLab. «Уникальная способность измерять потоотделение одновременно в нескольких местах тела открывает возможность использования аномального потоотделения в качестве индикатора состояния восстановления».Поскольку технология находится на пути к коммерциализации, команда Роджерса, в том числе доктор Рузбех Гаффари, директор по переводческой науке в CBIE, продолжает тестировать микрофлюидные устройства в масштабных исследованиях с растущим кругом партнеров.
Роджерс ожидает, что в следующем году версия этой технологии может оказаться в руках военнослужащих, спортивных команд и потребителей, во многом благодаря простоте и дешевизне технологии и ее широкой привлекательности для конечных пользователей.«Объединение усилий с такими научными организациями, как ВВС США и Gatorade, поможет нам создать новый класс носимых технологий — тех, которые предоставляют количественную информацию о поте, с потенциалом коренным образом изменить способ, которым люди управляют своими гидратация, здоровье и работоспособность », — сказал Гаффари.