Naukowcy stworzyli elastyczny, bezprzewodowy czujnik noszony na skórze, który na bieżąco monitoruje pH potu użytkownika. Opracowany w ramach finansowanego przez UE projektu CONTEST produkt stanowi krok w kierunku wyeliminowania inwazyjnych badań krwi stosowanych w celu monitorowania poziomu substancji chemicznych w organizmie.
Fot. pixabay.com
Monitorowanie przewlekłych schorzeń, takich jak cukrzyca i choroby nerek, odbywa się obecnie poprzez pobieranie krwi z organizmu pacjenta. Tymczasem substancje badane we krwi, np. glukoza i mocznik, znajdują się również w pocie. „Pot ludzki zawiera wiele tych samych informacji fizjologicznych co krew, a jego zastosowanie w systemach diagnostycznych ma tę zaletę, że nie wymaga przekłuwania skóry w celu przeprowadzenia badania”, tłumaczy prof. Ravinder Dahiya, jeden z koordynatorów projektu, w wypowiedzi dla serwisu informacyjnego Uniwersytetu w Glasgow. Dzięki skutecznemu czujnikowi do monitorowania potu bolesne badania krwi mogą odejść w przeszłość. Ale tylko pod warunkiem, że urządzenie mierzące poziom tych substancji w pocie będzie zaprojektowane z myślą o wygodzie użytkownika.
Opracowany przez zespół CONTEST czujnik pH, stanowiący praktyczną alternatywę dla sztywnych materiałów stosowanych w obecnych nieinwazyjnych systemach noszonych na skórze, może rozciągać się i elastycznie dopasowywać do kształtu ciała użytkownika, dzięki czemu jest wygodniejszy w noszeniu. Jego cechy opisano w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Biosensors and Bioelectronics”.
Czujnik jest bezprzewodowym, elastycznym systemem o powierzchni 1 cm2, którego elektroda do detekcji pH została wykonana z nowego kompozytu grafitowo-poliuretanowego. Dzięki dwóm wężowym łącznikom czujnik może rozciągać się, zwiększając swoją długość o 53%, bez utraty skuteczności. Testy wykazały również, że jest w stanie wytrzymać rozciąganie o 30% aż do 500 razy.
Urządzenie charakteryzuje się szybkim i stabilnym czasem reakcji dla poziomów pH potu od 5 do 9, co pozwala uzyskać wyniki w ciągu 8 sekund. Ponadto substancje takie jak sód, potas i glukoza obecne w pocie nie mają prawie żadnego wpływu na działanie czujnika pH.
Bezprzewodowy czujnik ma też inną zaletę. O ile tradycyjne systemy bezprzewodowe, które przesyłają dane przez Bluetooth, są często nieporęczne i wymagają częstego ładowania, nowy czujnik może transmitować dane bez użycia zewnętrznego zasilania. Dane o pH są przesyłane do smartfonu poprzez elastyczną antenę RFID która działa skutecznie, jeżeli rozciągnięcie czujnika nie przekracza 20%. Dane są przesyłane w sposób ciągły do aplikacji na smartfony o nazwie SenseAble, która umożliwia użytkownikom śledzenie poziomu pH w czasie rzeczywistym.
Po wykazaniu zdolności czujnika do pomiaru poziomu pH zespół rozpoczął badania mające na celu rozszerzenie możliwości diagnostycznych urządzenia. „Planujemy dodanie czujników umożliwiających pomiar stężenia glukozy, amoniaku i mocznika. Chcielibyśmy, aby system był gotowy do wprowadzenia na rynek w ciągu najbliższych kilku lat”, mówi prof. Dahiya.
W ramach inicjatywy CONTEST (Collaborative Network for Training in Electronic Skin Technology) przeszkolono młodych badaczy w zakresie projektowania, wytwarzania, charakteryzowania i używania e-skóry. W projekcie badano sposoby integracji czujników z elastycznymi podłożami z wykorzystaniem organicznych i nieorganicznych materiałów półprzewodnikowych. Przeprowadzono również badania nad zastosowaniem e-skóry w robotyce i interfejsach człowiek-środowisko. Jednym z innowacyjnych rozwiązań jest nowe zastosowanie e-skóry jako czujnika bólu.
