Új korszak a viselhető kütyüknél: az okosóra ehhez a gyűrűhöz képest csak egy játékszer

A San Diegó-i Kaliforniai Egyetem kutatói egy olyan innovatív, viselhető eszközt fejlesztettek, amely az ujjunkon lévő izzadságot elemzi. Ez a kísérleti okosgyűrű egyszerre akár négy különböző biomarkert is képes mérni, ráadásul testmozgás nélkül is hibátlanul működik.

A piacon lévő viselhető eszközök többségével ellentétben ez az okosgyűrű nem csupán a pulzust, a mozgást vagy a bőr hőmérsékletét rögzíti. Az izzadság összetételének elemzése révén kulcsfontosságú információkat gyűjt a szervezetünkben zajló biokémiai folyamatokról is.

A biomarkereket mérő okosgyűrű belsejében apró áramköri lap és a működéshez szükséges elektronikai alkatrészek kaptak helyet
Fotó: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Egyszerre több biomarkert is mérhet az okosgyűrű

A prototípus jelenleg legfeljebb négy biomarker egyidejű nyomon követésére alkalmas. 

Cserélhető érzékelői segítségével 

• a glükóz, 
• a ketonok (ketontestek), 
• a C-vitamin, 
• a húgysav, 
• a laktát, 
• sőt, még az alkohol jelenléte is kimutatható.

Míg a kereskedelmi forgalomban kapható okosgyűrűk többsége elsősorban biofizikai adatokat szolgáltat, addig az új eszköz molekuláris információkat is rögzít. Ennek köszönhetően sokkal átfogóbb és részletesebb képet adhat a viselő egészségi állapotáról.

A Nature Communications folyóiratban bemutatott rendszer a fejlesztők szerint az első olyan teljesen integrált okosgyűrű, amelyet kifejezetten mindennapos biokémiai monitorozásra terveztek.

Sportolás nélkül is begyűjti az izzadságot

A mérések elvégzéséhez a felhasználónak egyáltalán nem kell sportolnia vagy szándékosan megizzadnia, hiszen ujjaink nyugalmi állapotban is folyamatosan bocsátanak ki minimális mennyiségű nedvességet.

A gyűrű ezt a folyadékot ozmózis útján gyűjti össze. 

A benne található puha, úgynevezett ozmotikus hidrogél olyan nyomáskülönbséget hoz létre, amely a bőrön keresztül egy keskeny folyadékcsatornába irányítja az izzadságot – mindezt teljesen fájdalommentesen, hasonlóan ahhoz, ahogyan a víz a talajból a növények leveleibe jut.

Az így összegyűjtött izzadságmolekulákat a gyűrű belsejében lévő elektrokémiai érzékelők vizsgálják, majd a kapott elektronikus jeleket becsült koncentrációértékekké alakítják át.

Mivel az izzadság összetétele, illetve az izzadságból és a vérből kinyert értékek közötti összefüggés egyénenként eltérő lehet, a rendszert minden felhasználó esetében egyedileg kell kalibrálni.

A gyűrű egyik felében található az érzékelősor (a narancssárga csíkok), az izzadság kinyerésére szolgáló egység és a folyadékcsatorna
Fotó: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Az anyagcsere változásait is nyomon követheti

Több biomarker egyidejű monitorozásával olyan finom élettani mintázatok is megfigyelhetővé válnak, amelyek egyetlen, elszigetelt mérésből nem derülnének ki. A glükóz és a ketonok szintje például eltérő, mégis szorosan összefüggő képet mutat arról, hogy miként jut energiához és hogyan használja fel azt a szervezetünk.

A folyamatos mérésnek köszönhetően nyomon követhető, hogyan változnak ezek az értékek étkezés után, koplalás idején, testmozgás közben vagy éppen különböző gyógyszerek hatására. 

A kutatók úgy vélik, hogy a glükóz- és a ketonszint egyidejű, valós idejű követése akár a cukorbetegség kezelésében – például a megfelelő inzulinadag meghatározásában – is komoly segítséget nyújthat.

Az egészséges önkéntesek és 1-es típusú cukorbetegséggel élők bevonásával végzett vizsgálatok során a gyűrű glükózmérési eredményei szorosan korreláltak a kereskedelmi forgalomban kapható folyamatos glükózmonitorok (CGM) adataival. Ugyanígy, a ketonszint mért értékei is nagymértékben megegyeztek a hagyományos, vérből mérő eszközök eredményeivel.

A teljes rendszer elfér a gyűrűben

Lenyűgöző, hogy az eszköz működéséhez nincs szükség semmilyen külön tapaszra vagy külső leolvasóra; a teljes érzékelőrendszert magában foglalja. 

• A gyűrű egyik felében kapott helyet maga az izzadsággyűjtő rendszer, a folyadékcsatorna és az érzékelők sokasága, 
• míg a másik rész az akkumulátort és az apró áramköri lapot rejti.

A rögzített mérési eredményeket a rendszer vezeték nélkül továbbítja egy okostelefonos alkalmazásnak, ahol a felhasználók hosszabb időtávon is kényelmesen visszakövethetik a biomarkerek változásait.

A biomarkereket mérő okosgyűrű egy amerikai negyeddolláros érme mellett, a méretarány szemléltetésére
Fotó: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

A beépített, rugalmas és újratölthető cink-ezüst-oxid akkumulátor egyetlen feltöltéssel akár 12 órán keresztül képes működtetni a prototípust. Ami a méreteket illeti: az áramköri lap kisebb, mint egy amerikai negyeddolláros (25 centes) érme, a gyűrű külső burkolata pedig 3D-nyomtatással készült polimerből áll.