Wetenschappers hebben de eerste stap gezet om de volgende generatie draagbare gezondheidsmonitoren te maken.
Het meeste onderzoek naar het meten van menselijke biomarkers, die de gezondheid van een lichaam meten, is gebaseerd op elektrische signalen om de chemicaliën te detecteren die in het zweet worden uitgescheiden. Maar sensoren die afhankelijk zijn van transpiratie hebben vaak enorme hoeveelheden nodig om een meting te krijgen.
Een nieuwe studie suggereert dat een draagbare sensor de gezondheid van het lichaam kan controleren door de gassen te detecteren die vrijkomen uit de huid van een persoon.
“Het is volledig niet-invasief en volledig passief namens de gebruiker”, zegt Anthony Annerino, hoofdauteur van de studie en een afgestudeerde student materiaalwetenschappen en techniek aan de Ohio State University.
Sommige draagbare apparaten, zoals smartwatches of fitnesstrackers, zijn al in staat om hartslag of temperatuur te meten, maar met de methode van dit team zou de technologie biomarkers kunnen detecteren die verband houden met stofwisselingsstoornissen, zoals hartaandoeningen of diabetes.
Hun onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift PLOS One.
advertentie
“Het opsporen van gezondheidsproblemen via de huid is echt de ultieme grens”, zegt co-auteur Pelagia-Iren Gouma, hoogleraar materiaalkunde en techniek. Gouma leidt ook het Smart Connected Health-project, dat onderzoek op het gebied van gezondheid en geneeskunde wil ondersteunen.
“Het project heeft nog een paar jaar te gaan”, zegt Gouma. “Maar over zes maanden zouden we proof of concept moeten hebben en over een jaar willen we het op mensen testen.”
Het eindproduct van het onderzoek van het team zou een klein apparaat zijn dat een persoon zou kunnen dragen op lichaamslocaties met weinig zweet, zoals achter het oor of op de nagels, zei ze. En naarmate meer mensen vertrouwd raken met het gebruik van draagbare apparaten in hun dagelijks leven, verwacht Gouma dat technologie en geneeskunde nog meer met elkaar verweven raken.
“We ontwikkelen een nieuwe generatie huidsensoren en het zal echt de nieuwe norm worden”, zei Gouma.
Wetenschappers, waaronder Gouma, hebben een lange geschiedenis van het meten van de concentratie van organische verbindingen in onze adem – een soort gas – als indicatoren van gezondheid. Een voorbeeld is het blazen in een breathalyzer, een apparaat dat de hoeveelheid alcohol in iemands bloed kan meten of dat kan worden gebruikt om virussen op te sporen.
advertentie
Maar zo’n gadget vereist “actieve intentie” en biedt alleen een “kortstondige momentopname” van het lichaam, merkte Annerino op. Vergeleken met de hoeveelheid chemicaliën die we vrijgeven als we ademen, zei hij, kunnen de sensoren van dit team werken op veel kleinere hoeveelheden gasvormige aceton die vrijkomen uit de huid.
Aceton is een van de stoffen die door de huid worden uitgescheiden en die onderzoekers veel kunnen vertellen over de innerlijke werking van het menselijk lichaam. Van concentraties van aceton in de adem is ook aangetoond dat ze verband houden met de bloedsuikerspiegel en de snelheid van vetverbranding.
“Dit is een onderzoeksgebied dat nog lang niet zo goed is ontwikkeld, omdat we nu pas de technologie produceren om lagere concentraties van deze gassen met een hoge selectiviteit te meten,” zei Annerino.
Om te testen of hun sensoren verschillende hoeveelheden van deze verhelderende chemicaliën konden detecteren (die de aanwezigheid van de gasvormige moleculen zouden signaleren), creëerden de onderzoekers een filmmateriaal gemaakt van derivaten van plantaardige cellulose en elektroactieve polymeren. Deze film kan dramatisch buigen als reactie op hoeveel van de aceton in zijn omgeving wordt gedetecteerd.
Het team van Annerino plaatste de film vervolgens over oplossingen die ethanol (alcohol), aceton en water bevatten om de gevoeligheid, selectiviteit en herhaalbaarheid te meten.
“We vonden een significante neiging om meer te buigen bij blootstelling aan bepaalde chemicaliën dan aan andere,” zei Annerino. Deze buiging gebeurt in milliseconden en de onderzoekers gebruikten machine learning en complexe computeralgoritmen om de buigreactie van de film op de verschillende chemische oplossingen nauwkeurig vast te leggen en te volgen.
Hun bevindingen toonden aan dat de films gevoelig genoeg zijn om langetermijnveranderingen in het lichaam te volgen. Terwijl we ons concentreren op een metabolische snelheidssensor, zou een ander mogelijk gebruik zijn om ethanol te volgen, dat in het lichaam tekenen van leverziekte kan veroorzaken. Er moet meer onderzoek worden gedaan naar hoe de films die in deze studie worden gebruikt, zouden werken als echte sensoren die op het lichaam worden gedragen, aldus de onderzoekers.
De mogelijkheid om iemands leven gemakkelijker te maken, was een van de redenen waarom Annerino zei dat hij zo graag mee wilde doen aan het onderzoek. “Niet elk onderzoek heeft een duidelijke impact op de samenleving en het leven van mensen, maar dat is iets dat dit project in het bijzonder heeft”, zei hij.
Andere co-auteurs waren Manoj Srinivasan, een universitair hoofddocent materiaalwetenschap en techniek, en Michael Faltas, een recent afgestudeerde van het materiaal- en ruimtevaarttechniekprogramma. Dit werk werd gefinancierd door de National Science Foundation.
lees het gehele artikel bij de bron
Samenvatting: Wetenschappers hebben de eerste stap gezet op weg naar de volgende generatie draagbare gezondheidsmonitoren.
Datum van publicatie: 30 april 2022
Bron: Technologie | Top technologienieuws — ScienceDaily