Создано первое умное кольцо, которое следит за здоровьем по поту
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали умное кольцо, способное отслеживать химические показатели организма по поту пальцев. О создании первого полностью интегрированного устройства для ежедневного биохимического мониторинга они рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
В отличие от большинства современных умных колец, которые собирают данные о частоте сердцебиения, температуре тела или активности человека, новая разработка анализирует молекулярный состав пота. Устройство может одновременно отслеживать до четырех веществ из шести возможных: глюкозу, кетоны, витамин C, мочевую кислоту, лактат и алкоголь.
Ранее исследователи создавали носимые сенсоры пота для анализа отдельных веществ, но чаще всего они имели форму браслетов, наклеек или гибких пластин. Авторы новой работы считают, что им удалось создать первое полностью интегрированное умное кольцо для непрерывного многопараметрического анализа пота.
«Коммерческие кольца предоставляют только биофизическую информацию, но им не хватает молекулярной информации о биохимических маркерах, которая позволила бы глубже понять состояние здоровья человека», — сказала Тамогна Саха, первый автор исследования и научный сотрудник лаборатории Джозефа Вана.
Кольцо анализирует пот без тренировок
Обычно для получения достаточного количества пота человеку приходится заниматься физической активностью. Однако новому устройству это не требуется. Кольцо самостоятельно собирает небольшие объемы жидкости с поверхности кожи с помощью специального гидрогеля.
Этот мягкий полимер работает благодаря осмосу — процессу, при котором вода перемещается из области с большей концентрацией жидкости в область с меньшей. Исследователи сравнили принцип работы с движением воды от корней растений к листьям.
Собранный пот поступает к миниатюрным электрохимическим датчикам внутри кольца. Они определяют концентрацию различных веществ, после чего информация по беспроводной связи передается в приложение на смартфоне.
Чтобы сделать измерения более точными для конкретного человека, ученые использовали индивидуальную калибровку. Она позволяет учитывать особенности организма владельца и отслеживать не только отдельные значения, но и изменения показателей со временем.
Пот может заменить часть привычных анализов
Исследователи считают, что технология может быть полезна прежде всего в ситуациях, где важно постоянно следить за обменом веществ. Например, одновременный контроль уровня глюкозы и кетонов может помочь людям с диабетом лучше понимать изменения состояния организма.
«Кольцо, улавливающее динамическую молекулярную информацию в режиме реального времени, было бы чрезвычайно полезно для принятия обоснованных решений, касающихся здоровья, питания и образа жизни», — отметил Джозеф Ван, руководитель исследования.
Во время испытаний с участием здоровых добровольцев и людей с диабетом 1 типа показания кольца по уровню глюкозы совпали с данными коммерческих систем непрерывного мониторинга сахара. Измерения кетонов также соответствовали показаниям обычных глюкометров.
Компактное устройство с автономным питанием
Созданное кольцо пока является прототипом, но в нем уже объединены все основные компоненты будущего носимого устройства: сенсоры, электроника обработки данных и гибкая аккумуляторная батарея.
Одного заряда хватает примерно на 12 часов работы. Электронная плата внутри кольца меньше монеты диаметром около 2,5 см, а внешний корпус изготовлен из полимера с помощью 3D-печати.
По словам ученых, главная особенность разработки заключается в переходе от обычного отслеживания физических параметров организма к анализу его химических процессов. В будущем такие устройства могут дополнить традиционные методы контроля здоровья и дать людям больше информации о том, как питание, лекарства и образ жизни влияют на организм в течение дня.
