Ujjbegyen viselhető monitoring eszköz
Az új monitoring eszköz az ujjbegyen viselhető tapaszhoz hasonlít, az izzadságból gyűjt energiát, és többféle kémiai anyag folyamatos monitoringjára képes.
A Nature Electronics folyóiratban szeptember 3-án jelent meg a University of California San Diego kutatóinak cikke, amelyben egy olyan, izzadsággal működtetett viselhető eszközről számoltak be, amely egy ujjbegyen viselt sebtapaszhoz hasonlatos, és igen könnyűvé teheti a folyamatos, személyre szabott egészségügyi megfigyelést, például a vércukorszintet, a vitamin-ellátottságot vagy akár a gyógyszerek szedését.
Az eszköz legnagyobb újdonsága, hogy meglehetősen valószínűtlen forrásból, az ujjbegy izzadságából nyeri az energiát. Az ujjbegyek kis méretük ellenére a test legjelentősebb izzadságtermelői közé tartoznak, minthogy mindegyikük több mint ezer verejtékmiriggyel van tele. Ezek a mirigyek 100-1000-szer több izzadságot termelnek, mint a test legtöbb más területe, még nyugalomban is. Ez a természetes verejték folyamatos csordogálása, amely mindenféle inger vagy fizikai aktivitás nélkül is folyamatos, megbízható energiaforrást biztosít, amely a készüléket még alvás közben is képes ellátni energiával.
A kis méretű eszköz több elektronikus alkatrészből épül fel, amelyek egy vékony, rugalmas és jól nyújtható polimer anyagra vannak rányomtatva. Kialakítása lehetővé teszi, hogy az ujjhoz igazodjon, ugyanakkor elég tartós ahhoz, hogy ellenálljon az ismételt hajlításnak, nyújtásnak és mozgásnak.
“Az eszköz az energiagyűjtő és -tároló komponensek integrációján alapul, egy fluidikus mikrocsatornában több bioszenzorral és a megfelelő elektronikus vezérlővel együtt”, nyilatkozta a fejlesztést vezető Joseph Wang.
Az eszköz energiaellátását apró bioüzemanyag-cellák biztosítják, amelyek ott helyezkednek el, ahol az eszköz az ujjbegyet érinti. Ezeket a cellákat kifejezetten úgy tervezték, hogy hatékonyan gyűjtsék össze és alakítsák át az izzadságban lévő vegyi anyagokat elektromossággá. Ezt az elektromosságot egy pár nyújtható ezüstklorid-cink akkumulátor tárolja, amelyek egy sor érzékelőt, összesen négyet működtet. Ezen érzékelők mindegyike egy adott biomarker – glükóz, C-vitamin, tejsav és a Parkinson-kór kezelésére használt gyógyszer, a levodopa – monitorozására lett kialakítva. Ahogy az izzadság az apró mikrofluidikus csatornákon keresztül eljut ezekhez az érzékelőkhöz, az eszköz elemzi az által figyelt vegyületek, biomarkerek szintjét, miközben a szükséges energiát éppen abból az izzadságból nyeri, amelyből mintát vesz. Egy kis chip dolgozza fel az érzékelőktől érkező jeleket, és vezeték nélkül továbbítja az adatokat Bluetooth kapcsolaton keresztül egy okostelefonra vagy számítógépre telepített alkalmazásra.
“Ez folyamatos, szakadatlan monitorozást jelent. Az eszköz viselője pihenhet, alhat, a készülék mégis képes energiát gyűjteni és nyomon követni a biomarkerek szintjét” – fejtette ki a tanulmány társszerzője, Shichao Ding.
A tesztek során egy személy egész nap viselte a készüléket, ami folyamatosan nyomon követte a glükózszintet étkezés közben, a tejsavszintet az íróasztal mellett végzett munka és a testmozgás közben, a C-vitaminszintet narancslé fogyasztása közben, valamint a levodopa-szintet.
Ding szerint a készüléket a különböző biomarkerek monitorozására történő átállításával az egyéni egészségügyi igényekhez lehet igazítani. A kutatók olyan zárt rendszer kifejlesztésén is dolgoznak, amely nemcsak a biomarkereket figyeli, hanem a gyűjtött adatok alapján kezelést is alkalmaz. Például cukorbetegség esetén egy ilyen eszköz folyamatosan nyomon követhetné a glükózszintet, és szükség esetén automatikusan inzulint adagolhatna, majd a biomarker-szintek további monitorozásával értékelhetné a kezelés hatékonyságát.
“Autonóm energia, érzékelés és kezelés egyetlen eszközben – ez a végső cél” – összegzett Shichao Ding.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Sweat-powered wearable enables continuous health monitoring from the fingertip
A fingertip-wearable microgrid system for autonomous energy management and metabolic monitoring
Irodalmi hivatkozás:
Ding, S., et al. (2024). A fingertip-wearable microgrid system for autonomous energy management and metabolic monitoring. Nature Electronics. doi.org/10.1038/s41928-024-01236-7.
