Un senzor de ceas inovator monitorizează electroliții din transpirație în timp real
Transpirația poate oferi informații în timp real despre starea actuală a organismului.
Senzorii portabili concepuți pentru a măsura sodiu și potasiu în transpirație ar putea furniza date biochimice relevante pentru monitorizarea fiziologică. Aceste dispozitive ar putea contribui la aplicații viitoare în managementul sănătății pentru persoanele care lucrează sau se antrenează în medii calde, permițând măsurători fără a întrerupe activitățile.
Transformarea acestei idei într-un dispozitiv funcțional nu este, însă, o sarcină simplă. Multe dintre senzorii ionici portabili sunt potențiometrici, adică măsoară o tensiune care variază în funcție de concentrația unui ion specific. Pentru a oferi o citire semnificativă, acești electrozi ion-selectivi necesită un potențial de măsurare stabil din partea unui electrod de referință. Din păcate, electrozii de referință convenționali imprimați pot necesita un timp considerabil pentru a se stabiliza înainte de a putea începe măsurători stabile, ceea ce îi face mai puțin potriviți pentru aplicațiile de monitorizare continuă în contexte dinamice.
Pentru a aborda această problemă, o echipă de cercetare condusă de Associate Professor Isao Shitanda de la Departamentul de Chimie Pură și Aplicată al Universității din Tokyo, Japonia, a dezvoltat un senzor de tip ceas de mână ce integrează un electrod de referință cu joncțiune lichidă imprimată, care nu necesită ajustări prelungite. Studiul lor, publicat online în ACS Omega pe 21 septembrie 2026, a fost coautorat de Takuma Fujisawa, student în anul al doilea la același departament.
Designul propus integrează eficient un electrod de referință cu joncțiune lichidă imprimat, electrozi selectivi pentru sodiu și potasiu, un strat de transport al probei și electronică digitală. Joncțiunea lichidă conține gel de silice, care facilitează permearea apei în stratul electrolit și permite o stabilizare rapidă inițială a electrodului de referință. În același timp, stratul de transport al probei constă din țesătură și fibră superabsorbantă plasată deasupra electrozilor, ajutând la umezirea zonei de măsurare și facilitând transportul probei prin regiunea de detectare. Senzorul complet a fost conectat la un dispozitiv tip ceas de mână personalizat, capabil să proceseze semnalele, să le transmită wireless și să le stocheze local pe un card micro-SD.
Pentru a testa abordarea în condiții reale, cercetătorii au dus dispozitivul pe un șantier activ, unde un muncitor a purtat ceasul în timp ce își desfășura activitatea obișnuită, inclusiv pauze, hidratare și mese. Dispozitivul a obținut semnale responsive pentru sodiu și potasiu în timp real timp de aproximativ 2 ore și 45 de minute, în timp ce muncitorul se mișca pe șantier. Aceste măsurători au fost transmise cu succes wireless către un computer gazdă și stocate simultan pe dispozitiv, demonstrând că sistemul integrat putea obține și transmite semnale responsive la ioni în timpul activităților normale din teren. „Realizarea centrală a acestui demers nu constă în propunerea unui nou material pentru electrozi, ci în integrarea unui electrod imprimat, a unui mecanism de transport al probelor și a unui circuit de măsurare wireless, demonstrând fezabilitatea sa într-un mediu real”, afirmă Dr. Shitanda.
Deși analiza cantitativă a transpirației va necesita experimente controlate de transpirație și validare suplimentară, acest demers demonstrează fezabilitatea pe teren a unui sistem integrat de detectare a electroliților portabili.
Această tehnologie ar putea servi ca fundament pentru obținerea de informații despre ionii din transpirație fără a întrerupe activitatea sau exercițiile fizice în șantiere de construcții, fabrici, sporturi și activități în aer liber. În viitor, prin combinarea acestei informații cu date precum volumul de transpirație și aportul de apă, ar putea fi aplicată în gestionarea sănătății și suportul pentru hidratare în medii calde.
Este demn de menționat că, deoarece electrozii senzorului pot fi fabricați prin tehnologia de imprimare, această abordare ar putea sprijini dezvoltarea unor sisteme portabile de cost redus, adecvate pentru producție la scară largă. Descoperirile oferă o bază pentru dezvoltarea viitoare a sistemelor portabile pentru aplicații ocupaționale, sportive și în aer liber.
