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可穿戴传感器系统可以帮助检测出汗中的乳酸水

发布时间:2019-03-22 10:16:11

可穿戴传感器系统可以帮助检测出汗中的乳酸水平 2016年7月28日 它可能是湿冷而且不方便,但人类的汗水至少有一个积极的特征 - 它可以让你洞察你体内发生的事情。发表在ECS固体科

  可穿戴传感器系统可以帮助检测出汗中的乳酸水平

  2016年7月28日

  它可能是湿冷而且不方便,但人类的汗水至少有一个积极的特征 - 它可以让你洞察你体内发生的事情。发表在ECS固体科学与技术期刊上的一项新研究旨在通过开发可持续的可穿戴传感器来检测汗液中的汗液含量,以便检测汗液中的乳酸水平。

  

  “当人体经历剧烈运动时,有氧肌肉功能成为无氧肌肉功能的点”。 CFD研究公司(CFDRC)研究员兼该论文的共同作者Jenny Ulyanova说。 “此时,乳酸的产生速度比消耗的速度快。当发生这种情况时,知道这些水平是什么可以指示潜在的问题状况,如肌肉疲劳,压力和脱水。

  利用绿色技术

  用汗水追踪身体的变化并不是一个新概念。虽然近年来已经有许多发展来感知汗液成分浓度的变化,但是没有纯粹的生物绿色技术被用于这些装置。 CFDRC研究团队与新墨西哥大学合作开发了一种基于酶的传感器,由生物燃料电池提供动力 - 提供安全的可再生能源。

  生物燃料电池已经成为能量存储领域中的一种有前景的技术,但仍然面临许多与短活性寿命,低功率密度和低效率水平相关的问题。然而,他们有几个吸引人的地方,包括他们使用像葡萄糖这样的可再生燃料并实施可负担的可再生催化剂的能

  “生物燃料电池在这种特定情况下工作,因为传感器是低功率设备,”乌里扬诺娃说。 “他们非常擅长高能量密度,但功率密度仍在进行中。但是对于像这种特殊传感器这样的低功率应用,它的效果非常好。

  在他们的研究中,题为“由生物燃料电池供电的可穿戴传感器系统用于检测汗液中的乳酸水平”,该团队使用基于葡萄糖的燃料为生物燃料电池供电。这种相同的酶技术,其中酶氧化燃料并产生能量,用于传感器的工作电极,其允许检测汗液中的乳酸。

  针对乳酸

  相关故事预防损伤运动可以减少对肌肉和神经的伤害,研究发现慢性疲劳综合症与过度活跃的免疫系统有关。临床医生经常错过检测老年人的严重健康问题。生物燃料细胞的使用是这项工作的一个新颖方面,是什么设置它除了该领域的类似发展之外,还使用电化学方法非常准确地检测非常复杂的介质如汗液中的特定化合物。

  “我们正在进行电化学处理,因此我们正在考虑对传感器施加恒定负载并产生电流响应”。 Ulyanova说,“这与我们的目标分析物的浓度成正比。”

  实际应用

  最初,该传感器被开发用于帮助检测和预测与军事人员的乳酸水平(即疲劳和脱水)相关的状况。

  “该传感器是为训练营中的士兵设计的,” CFDRC研究员兼该论文的共同作者塞尔吉奥·奥马尔·加西亚说:“但它可以应用于活跃的人和任何参加剧烈活动的人。”

  至于商业应用,研究人员认为该设备可用作监测乳酸变化的训练辅助工具,就像运动员使用心率监测器一样,观察运动时心率的变化情况。

  体上测试

  该团队目前正在努力重新设计贴片的外观,以便从实验室研究转向体内测试。一旦科学家优化了传感器粘附在皮肤上的方式,汗液样本的输送/移除以及系统电子元件,志愿者将在锻炼时测试其能力。

  “我们实际上曾向一些当地的高中足球教练谈过这个想法,” Ulyanova说,“他们似乎非常喜欢它,并且愿意让他们的玩家使用它来测试这个想法。”

  收集初始数据后,团队将能够与其他团队合作解释数据并将其与人员的身体状况联系起来。有了这个,可以建立预测模型,以潜在地帮助预防与个体过度劳累相关的病症。

  该装置的未来计划包括实施结果的无线传输和开发一套传感器(混合传感器),其可以检测指示物理或生理压力因素的各种其他生物分子。

  资料来源:电化学学会