Когда дело доходит до обнаружения химических биомаркеров в организме человека, датчики для анализа пота предлагают менее болезненную альтернативу забору крови. Новый носимый датчик использует уникальный подход к сбору пота, имитируя иглы кактуса.
Мы уже видели ряд приклеиваемых к коже датчиков, которые анализируют пот их владельца, обнаруживая биомаркеры, связанные с такими вещами, как уровень глюкозы в крови, уровень стресса и определенные заболевания. Однако, если человек не слишком горячий или физически активный, собрать достаточное количество пота часто бывает непросто.
В надежде решить эту проблему ученые из Пхоханского университета науки и технологии (POSTECH) в Южной Корее обратились к кактусу.
В засушливых условиях, в которых они живут, кактусы должны впитывать воду везде, где они могут ее найти, включая капли водяного пара, которые конденсируются на кончиках их иголок. Благодаря явлению, известному как давление Лапласа, эти капли втягиваются внутрь вдоль игл, пока не достигнут кожицы растения, где они впитываются.
Давление Лапласа определяется как «разность давлений по обе стороны искривленной поверхности раздела фаз (жидкость — пар или двух жидкостей), вызванная её поверхностным (межфазным) натяжением». На игле кактуса, которая узкая на кончике и расширяется к основанию, увеличивающаяся площадь контакта создает этот эффект в каплях воды, по существу скатывая их.
Схема пото-собирающего датчика, инспирированного иглами кактуса. Фото: POSTECH
Вместо игл, плоский лискообразный датчик POSTECH имеет несколько каналов для сбора пота, которые исходят наружу из центрального резервуара, как спицы колеса.
Каждый канал изготовлен из гидрофобного (водоотталкивающего) материала, в который встроен треугольный клин из гидрофильного (притягивающего воду) материала. Поскольку узкий конец этого клина находится на внешнем конце канала, а широкий конец находится внутри резервуара, он может использовать давление Лапласа для втягивания даже следовых количеств пота.
Лабораторные испытания показали, что датчик намного более эффективен, чем существующие микрофлюидные системы сбора пота, независимо от наклона устройства.
«Трудности со сбором пота препятствуют его использованию в носимых медицинских устройствах», - говорит профессор Килвон Чо. «Этот недавно разработанный пластырь решает эту проблему, быстро собирая пот и облегчая его использование в различных носимых медицинских устройствах, включая мониторинг уровня сахара в крови».
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Advanced Materials.
Источник: POSTECH