От мониторинга частоты сердечных сокращений и отслеживания шагов до подсчета потребляемых калорий умные носимые устройства продолжают обзаводиться передовыми функциями, чтобы обеспечить комплексный подход к здоровью и фитнесу. Теперь пользователи могут одним прикосновением ручного запястья получить еще одну информацию, а именно о том, когда им нужно восполнить запасы электролитов.
Ученые из Хэфэйского института физических наук /HIPS/ при Академии наук Китая разработали наручные часы, которые могут измерять содержание основных химических веществ в кожном поте. Результаты исследования были опубликованы в мае этого года в журнале ACS Nano.
Пот содержит электролиты, в основном такие как калий, натрий и кальций, баланс которых в организме имеет решающее значение для жизнедеятельности, такой как нервная проводимость, сокращение мышц и биение сердца, сказал Ян Мэн, младший научный сотрудник указанного вуза и один из авторов исследования.
Процесс потоотделения приводит не только к потере воды, но и к потере электролитов. «Чрезмерная потеря ионов калия, например, может повлиять на работу сердца и нервно-мышечную функцию, а потеря ионов натрия может привести к таким симптомам, как усталость, головокружение и мышечные судороги», — подчеркнул он, объясняя важность поддержания сбалансированного уровня электролитов.
Команда исследователей под его руководством разработала наручные часы, которые собирают пот с поверхности кожи и анализируют его в режиме реального времени с помощью сенсорного чипа с ионочувствительной мембраной.
Когда пот попадает на чип, он вступает в контакт с этой ионочувствительной мембраной, на которой есть три канала, которые соответственно измеряют концентрацию ионов натрия, калия и кальция.
Хотя китайские исследователи не первые, кто изобрел датчики пота, члены научно-исследовательской команды отметили, что надежный интерфейс их новинки обеспечивает ей долговременную надежность.
«Часы могут непрерывно отслеживать три типа ионов в человеческом поте в течение более чем шести месяцев, что превосходит стабильность многих других похожих датчиков», — поделился Хуан Синцзю, ведущий исследователь из Института физики твердого тела при HIPS.
Спортсмены часто пьют электролитные напитки, чтобы компенсировать потерю электролитов и восполнить энергию. Поэтому в рамках вышеупомянутого исследования ученые провели экспериментальную проверку состава пота у спортсменов во время тренировок на беговой дорожке.
Точность измерений достигла примерно 95 проц. по сравнению со стандартными методами тестирования.
«При выявлении нарушений электролитного состава организма устройство будет напоминать пользователям о необходимости своевременного пополнения запасов», — сказал соавтор исследования Цай Синь. «Цель разработки этого устройства — предупредить о потере электролитов и снизить риск травм, связанных с физическими упражнениями», — добавил он.
Для обычных людей традиционный тест на содержание электролитов требует сбора образцов жидкости организма в больнице. Новые наручные часы могут стать альтернативой иглам для измерения уровня электролитов.
Помимо неинвазивного теста, устройство позволяет проводить мониторинг электролитов в режиме реального времени, «что, несомненно, является значительным прогрессом в мониторинге здоровья человека», — сказал врач Центральной больницы города Бэнбу Сюй Хань, который не принимал участия в исследовании.
Следующей целью научно-исследовательской команды является разработка различных мембранных материалов, чувствительных к другим веществам, чтобы отслеживать больше физиологической информации, например, относительно глюкозы и хлорид-ионов.
Исследователи отметили, что по сравнению с популярными на рынке фитнес-часами разработанное ими устройство крупнее и тяжелее, что делает его менее удобным для ношения. Тем не менее, они рассчитывают в течение следующих пяти лет разработать носимые датчики пота, пригодные для маркетизации.
По словам Ян Мэна, в будущем команда исследователей также намерена адаптировать их устройство для мониторинга окружающей среды с целью измерения содержания тяжелых металлов.
Источник: https://russian.news.cn/20240711/d904d1bc84d348afaa8cd13060a7b7fc/c.html
