Có thể chúng ta đã có cảm biến mồ hôi trong đồ dùng thể thao của chúng ta chưa nhỉ?

Mồ hôi là một chất lỏng sinh học — như máu, nước bọt và nước tiểu — chứa các chất cơ bản, điện giải, protein và hormone. Các mức độ của chúng biến đổi tùy thuộc vào tình trạng sức khỏe của người. Các cảm biến mồ hôi có thể được phát triển để theo dõi tình trạng sức khỏe và giám sát các chất (gọi là chất phân tích) trong mồ hôi.

Lactate được coi là một chỉ số sinh học quan trọng nhờ vào vai trò của nó trong quá trình trao đổi chất không cần oxy. Sự tích tụ không mong muốn của lactate trong cơ bắp có thể dẫn đến mệt mỏi, vì vậy sự thay đổi trong nồng độ lactate trong mồ hôi có thể được sử dụng để giám sát sự mệt mỏi. Tại Phòng thí nghiệm Sản xuất Bổ sung của Đại học Simon Fraser, chúng tôi đã phát triển một cảm biến linh hoạt cho lactate trong mồ hôi.

Lợi ích của việc sử dụng cảm biến mồ hôi có khả năng theo dõi mồ hôi theo thời gian thực, không xâm lấn và liên tục. Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức cần vượt qua để ứng dụng y sinh học thực tế như chẩn đoán tình trạng sức khỏe.

Thách thức của mồ hôi

Một trong những thách thức đầu tiên trong việc phát triển một cảm biến mồ hôi đáng tin cậy là khó khăn trong việc thu thập và định tuyến mồ hôi. Có các phương pháp khác nhau để lấy mẫu mồ hôi cho cảm biến. Một trong những phương pháp đại diện nhất để lấy mẫu mồ hôi là sử dụng hệ thống vi mô dùng các kênh để đưa mồ hôi.

Vật liệu hút như vải cũng có thể được sử dụng để lấy mẫu mồ hôi cho cảm biến. Tuy nhiên, việc lấy mẫu mồ hôi mất thời gian, và cách xử lý và cung cấp mẫu mồ hôi một cách liên tục và ổn định vẫn là một thách thức đối với việc đo lường thời gian thực thông qua việc cảm nhận liên tục mồ hôi mới tạo.

Một trong những thử nghiệm gần đây nhất sử dụng một hệ thống vi mô tích hợp với hydrogel phản ứng nhiệt độ. Hệ thống này đã thể hiện tiềm năng lớn cho kiểm soát có thể lập trình của việc định tuyến và cảm nhận mồ hôi, điều này sẽ cải thiện việc xử lý mồ hôi cho các cảm biến mồ hôi trong tương lai.

Thứ hai, không có chất phân tích đại diện duy nhất trong mồ hôi. Cảm biến mồ hôi có thể phát hiện các chất phân tích như ammonia, ethanol, ion, glucose, lactate, sweat chloride, pH, urea và creatinine, nhưng không có chất phân tích nào có thể cung cấp độc lập một hình ảnh đáng kể về sức khỏe của cá nhân. Điều này có nghĩa là cảm biến mồ hôi phải có khả năng đo lường nhiều chất khác nhau trong mồ hôi để cung cấp một báo cáo hữu ích.

Hiện có nhiều sản phẩm cảm biến mồ hôi ra thị trường đo các chất phân tích như protein cytokine và glucose và lactate.

Thách thức thứ ba là độ tin cậy và độ chính xác của cảm biến mồ hôi. Nếu chúng ta đo mức độ của một chất phân tích mục tiêu từ mồ hôi, liệu chúng ta có thể xác định được độ tin cậy của kết quả liên quan đến mức độ của cùng một chất phân tích trong máu của đối tượng không?

Chúng ta vẫn cần xác định mối quan hệ giữa mức độ chất phân tích trong mồ hôi và máu, và mối quan hệ giữa mồ hôi từ các phần khác nhau của cơ thể. Nghiên cứu gần đây này đã chứng minh rằng cảm nhận sinh học từ mồ hôi có thể cung cấp dữ liệu nồng độ ethanol liên quan đến máu, điều này mang lại hy vọng rằng có thể có thể tìm thấy nồng độ liên quan đến máu cho các chất phân tích khác nữa.

Giải pháp mạnh mẽ

Người dùng có thể theo dõi đặc hiệu các chất phân tích cụ thể trong thời gian thực thông qua cảm biến mồ hôi không xâm lấn. Điều này có thể tiết kiệm thời gian, năng lượng và tài nguyên bằng cách giúp mọi người tránh các bài kiểm tra xâm lấn đau đớn và phiền toái, cải thiện sức khỏe và chất lượng sống, và nhận sự hỗ trợ y tế một cách kịp thời.

Bài viết này của Woo Soo Kim, Giáo sư Khoa học Kỹ thuật Máy, Đại học Simon Fraser và Taeil Kim, Nghiên cứu viên Sau Tiến sĩ, Các khoa học ứng dụng, Đại học Simon Fraser, được tái xuất bản từ The Conversation dưới giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.