Носимое устройство, работающее от пота, может сделать непрерывный персонализированный мониторинг здоровья таким же лёгким, как ношение пластыря. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали электронную накладку на палец, которая отслеживает уровни жизненно важных химических веществ, таких как глюкоза, витамины и даже лекарства, присутствующие в том же поте на кончиках пальцев, из которого она черпает свою энергию.

Достижение было опубликовано 3 сентября в журнале Nature Electronics исследовательской группой Джозефа Вана, профессора кафедры химической и нанотехнологии имени семьи Айисо Юйфэн Ли Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Устройство, которое плотно обхватывает палец, черпает энергию из неожиданного источника — пота кончика пальца . Кончики пальцев, несмотря на свой небольшой размер , являются одними из самых плодовитых производителей пота в организме, каждая из них содержит более тысячи потовых желез . Эти железы могут вырабатывать в 100–1000 раз больше пота, чем большинство других участков тела, даже в состоянии покоя.

Эта постоянная струйка естественного потоотделения — без каких-либо стимулов или физической активности — является надежным источником энергии, подпитывая устройство даже в периоды бездействия или сна.

Устройство состоит из нескольких электронных компонентов , напечатанных на тонком, гибком и растягивающемся полимерном материале. Его конструкция позволяет ему соответствовать пальцу, при этом оно достаточно прочное, чтобы выдерживать многократные изгибы, растяжения и движения.

«В основе лежит замечательная интеграция компонентов сбора и хранения энергии с несколькими биосенсорами в жидкостном микроканале, а также соответствующим электронным контроллером, и все это под рукой», — сказал Ван.

Центральными элементами его работы являются биотопливные элементы , которые располагаются там, где устройство контактирует с кончиком пальца. Эти элементы были специально разработаны для эффективного сбора и преобразования химических веществ в поте в электричество. Это электричество хранится в паре растягивающихся батарей из хлорида серебра и цинка, которые питают набор датчиков — всего четыре — каждый из которых отвечает за мониторинг определенного биомаркера: глюкозы, витамина С, лактата и леводопы, препарата, используемого для лечения болезни Паркинсона.

По мере того, как пот впитывается через крошечные бумажные микрофлюидные каналы к этим датчикам, устройство анализирует уровни биомаркеров, при этом получая необходимую энергию из того самого пота, который оно берет. Небольшой чип обрабатывает сигналы от датчиков и по беспроводной связи передает данные через Bluetooth low energy на специально разработанное приложение для смартфона или ноутбука.

«Это автоматический мониторинг здоровья на кончиках ваших пальцев», — сказал соавтор исследования Шичао Дин, научный сотрудник-постдокторант в исследовательской группе Вана в Школе инженерии имени Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Владелец может отдыхать или спать, а устройство все равно может собирать энергию и отслеживать уровни биомаркеров».

В ходе испытаний испытуемый носил устройство в течение дня для отслеживания уровня глюкозы во время еды, уровня лактата во время работы за столом и занятий спортом, уровня витамина С при употреблении апельсинового сока и уровня леводопы после употребления в пищу бобов фава — естественного источника этого соединения.

Дин и соавтор Тамогна Саха говорят, что устройство можно настроить в соответствии с индивидуальными потребностями в области здравоохранения, обнаруживая различные наборы биомаркеров.

Исследователи работают над созданием замкнутой системы, которая не только отслеживает биомаркеры, но и назначает лечение на основе собранных данных. Например, в случае диабета такое устройство может непрерывно отслеживать уровень глюкозы и автоматически вводить инсулин по мере необходимости, а затем оценивать эффективность лечения путём дальнейшего отслеживания уровней биомаркеров.

«Автономное питание, датчики и лечение в одном устройстве — вот конечная цель», — сказал Дин.

Её конек схемы в бизнесе, банковской и финансовой сфере.