Электронный стикер: ваш напиток – датчик здоровья

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали инновационный электронный стикер, способный анализировать уровень витамина C непосредственно из пота на кончиках пальцев. Это новаторское решение устраняет необходимость в инвазивных процедурах, лабораторных исследованиях и даже батарейках. Гибкий стикер крепится к внешней стороне стакана, собирая микроскопические объемы пота, когда пользователь берет стакан в руку. За считанные минуты собранного пота достаточно для выработки энергии, необходимой для анализа уровня витамина C и беспроводной передачи полученных данных на ближайший ноутбук.

«Превращая повседневные предметы, такие как стаканы или бутылки, в умные датчики, мы даем людям возможность получать актуальную информацию о своем здоровье и самочувствии, не меняя привычный образ жизни», — отметил соавтор исследования Патрик Мерсье, профессор кафедры электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего.

«Мы движемся к будущему «неощущаемых» устройств – незаметных и, по сути, невидимых, чтобы вы даже не осознавали их использования. Вы просто живете своей жизнью, а ваш стакан для напитков может предоставить вам доступ ко всей этой ценной информации».

Дефицит питательных веществ и микроэлементов по-прежнему остается глобальной проблемой, затрагивающей миллионы людей. Витамин C играет критическую роль в иммунной системе, регенерации тканей и усвоении железа. Однако существующие методы его определения требуют забора крови, специализированного лабораторного оборудования и обходятся недешево, что делает частое мониторинг непрактичным для многих.

Новый стикер предлагает простое, удобное и доступное решение. Система, основанная на гибком полимерном листе с клейким слоем, интегрирует печатные электронные компоненты. Пористая гидрогелевая подушечка на стикере собирает пот с кончиков пальцев. Встроенная биоэлектрическая ячейка преобразует химические соединения в поту в электричество, которое питает печатную плату и датчик витамина C. Плата считывает сигналы с датчика и передает данные по технологии Bluetooth Low Energy.

«Большинство людей получают лишь краткую оценку своего здоровья раз в год у врача. Но наши тела меняются гораздо чаще», — подчеркнул Мерсье. «Мы хотим сделать доступ к данным о здоровье таким же частым и легким, как просто взять утреннюю чашку кофе или бутылку апельсинового сока».

Особенностью стикера является его способность генерировать энергию без каких-либо физических усилий со стороны пользователя. Кончики пальцев, несмотря на их небольшой размер, являются одними из самых активных потовых желез в организме, содержащих более тысячи потовых желез и способных выделять в 100–1000 раз больше пота, чем большинство других участков тела. Этот постоянный приток естественного пота обеспечивает непрерывный источник энергии, позволяющий стикеру работать даже в состоянии покоя.

Благодаря отсутствию батарей, система может быть произведена с минимальными затратами — потенциально всего за несколько центов за единицу. Такая доступность делает будущие версии системы одноразовыми и широко применимыми, особенно в регионах с ограниченными ресурсами.

Исследование является результатом совместной работы лабораторий Мерсье и Джозефа Вана, профессора химической и наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. Оно опирается на разработки в области носимых технологий, пионерами которых были в лаборатории Вана, включая биохимические датчики, напоминающие татуировки, и носимые устройства с питанием от кончиков пальцев, а также на ультранизкое энергопотребление и беспроводные системы без батарей, разработанные в лаборатории Мерсье.

В ходе испытаний устройство, прикрепленное к одноразовому стакану, точно отслеживало изменения уровня витамина C после приема добавок или употребления апельсинового сока участниками. Устройство работало более двух часов, используя только энергию, полученную от пота.

«Это элегантное расширение нашей ранней технологии, основанной на поте кончиков пальцев, в направлении простого и непрерывного мониторинга личного питания и здоровья», — заявил Ван, один из соавторов исследования. «Перенося датчики с кожи на поверхность обычных предметов, таких как стаканы или бутылки, мы расширяем возможности носимых технологий».

Команда планирует усовершенствовать технологию для измерения других питательных веществ и биохимических показателей. Будущие версии смогут напрямую отправлять показания на смартфоны или умные часы, обеспечивая более плавное отслеживание данных о здоровье в реальном времени в течение дня.