Forskerne testet de nye plastrene på deltakerne ved fjorårets verdensmesterskap i ironman. (Video: John Rogers Research Group)
Forskerne testet de nye plastrene på deltakerne ved fjorårets verdensmesterskap i ironman. (Video: John Rogers Research Group)

«Kjempekul» sportsdings analyserer svette og forteller om kroppens behov

– Det er bare et spørsmål om tid før alle bruker svettesensorer, mener forskere.

Publisert

Er du en av de som er avhengig av å overvåke søvn, puls og aktivitet ved hjelp av smartklokker og apper, så vil du elske den nye dingsen som forskere har utviklet.

Amerikanske forskere har funnet opp et kjemisk plaster som klebes fast på huden og måler svettenivået.

I første omgang skal sensoren hjelpe profesjonelle idrettsutøvere. Svette kan blant annet fortelle når de bør drikke. Dermed oppnår de bedre prestasjoner.

Det er bare et spørsmål om tid før alle har slike sensorer, mener de som står bak.

– Det er en kjempekul oppfinnelse. Forskerne kombinerer mange ulike teknologier. Når forskere arbeider tverrfaglig, ser vi virkelig mulighetene i teknologien, sier Jan Madsen, professor og seksjonsleder ved Embedded Systems Engineering ved DTU Compute.

Artikkelen om oppfinnelsen er nylig publisert i det anerkjente tidsskriftet Science Advances.

Et plaster som lyser og skifter farge

Den nye svettesensoren er batterifri og trådløs. Faktisk ligner den mest på et plaster. Men når du begynner å svette, skifter den gradvis farge.

I sensoren er det et trådnett av små kanaler som er fylt med luft. Når du svetter, presses væsken fra huden inn i kanalene, der de blandes med fargestoff. Det får kanalene til å fylles opp med farge.

Slik ser det ut når svetten som blandes med fargestoff, gradvis fyller kanalene. Jo raskere kanalene fylles, jo mer svetter du. (Video: John Rogers Research Group)

Det gir en indikasjon på hvor mye du svetter.

Samtidig fungerer svetten som en pH-skala: Fargen blir lysere eller mørkere alt etter svettesammensetningen.

Mørke farger innebærer høyt konsentrasjonsnivå.

Forskerne har eksperimentert med kanaler som snor seg i ulike mønstre inne i svettesensoren for å gi brukeren en visuell opplevelse. Her kan du se hvordan en labyrintlignende kanal gradvis fylles med svette samt en kurve over kroppens samlede svettetap. (Foto: John Rogers Research Group)
Forskerne har eksperimentert med kanaler som snor seg i ulike mønstre inne i svettesensoren for å gi brukeren en visuell opplevelse. Her kan du se hvordan en labyrintlignende kanal gradvis fylles med svette samt en kurve over kroppens samlede svettetap. (Foto: John Rogers Research Group)

Fargene viser hvor effektivt du trener

I framtiden blir det trolig mulig å utvikle svettesensorer som måler ulike ting i kroppen.

En rødlig farge kunne fortelle om nivået av melkesyre.

Kroppen skiller ut melkesyre som et avfallsprodukt når du bruker energi. Men hvis du trener ved for høy intensitet, rekker ikke kroppen kvitte seg med melkesyren. Derfor hoper den seg opp i musklene og kan gjøre dem stive og ømme.

Sensoren kan i prinsippet måle svettenivået overalt på kroppen:

– Men det kan være et problem hvis du er veldig hårete, påpeker John A. Rogers, som er en av forskerne bak oppfinnelsen.

Det er nemlig viktig at sensoren sitter helt inntil huden.

Fargeskalaen på svettesensoren som viser hva de enkelte fargene i svettekanalene betyr. (Foto: John Rogers Research Group)
Fargeskalaen på svettesensoren som viser hva de enkelte fargene i svettekanalene betyr. (Foto: John Rogers Research Group)

Blir kjent med egen svette

Svetten kan også avsløre andre biomarkører:

– For idrettsutøvere er det viktig å opprettholde nivåene av elektrolytter (kroppens næringssalter, red.) og vann for å unngå muskelskader. Derfor er det nyttig å kunne måle hvor mye du svetter, så du vet når du bør drikke, sier John A. Rogers, som er professor i materialvitenskap, biomedisinsk vitenskap og nevrologisk kirurgi ved Northwestern University i USA.

Mengden og sammensetningen av svetten kan variere mye fra person til person, så en sensor kan la utøverne tilpasse treningen.

Særlig smart for svømmere

Den nye sensoren fungerer faktisk også i vann. Det innebærer at svømmere og triatleter kan bruke den.

Det er første gang forskere har laget en vanntett svettemåler.

– Det er vanskelig å måle svette i vann, sier John A. Rogers.

Derfor har det vært nødvendig for forskerne å bruke et veldig tynt og elastisk materiale. Det har vært litt av en teknologisk utfordring, forklarer Rogers.

Forskerne har arbeidet sammen med ulike tatovører for å få inspirasjon til hvordan kanalene i svettesensoren skal se ut. (Foto: John Rogers Research Group)
Forskerne har arbeidet sammen med ulike tatovører for å få inspirasjon til hvordan kanalene i svettesensoren skal se ut. (Foto: John Rogers Research Group)
Forskerne fant ut at det var mest praktisk å feste svettesensoren i albueleddet på svømmerne. Her kan man lett se om sensoren skifter farge. (Foto: John Rogers Research Group)
Forskerne fant ut at det var mest praktisk å feste svettesensoren i albueleddet på svømmerne. Her kan man lett se om sensoren skifter farge. (Foto: John Rogers Research Group)

Testet triatleter

Sensoren ble testet av forsøkspersoner som drev fysiske aktiviteter som innendørssykling og svømming.

Forskerne testet den også på triatleter som forberedte seg til ironman på Hawaii.

– De tok godt imot oppfinnelsen. De er seriøse folk som er veldig interessert i hvordan kroppen oppfører seg, forteller John A. Rogers.

Sensoren har blitt testet på i alt 250 personer. Den kan måle svettekonsentrasjonen, svettetapet og hudtemperatur i mer enn to timer.

Jan Madsen mener det er bra at forskerne har testet sensoren både i laboratoriet og ute i virkeligheten:

– Vi ser ofte at forskere nøyer seg med tester i et laboratorium, mener han.

Svettesensoren er tynn og bøyelig, slik at den ikke faller av når man beveger seg. (Foto: John Rogers Research Group)
Svettesensoren er tynn og bøyelig, slik at den ikke faller av når man beveger seg. (Foto: John Rogers Research Group)

Sensoren er til engangsbruk

Den foreløpige versjonen av svettesensoren er bare til engangsbruk.

I framtiden kunne man lage en versjon der bare elektronikkdelen skal kastes, slik at man fortsatt kunne gjenbruke selve plastret, foreslår Jan Madsen fra DTU. Det ville gjøre sensoren mer bærekraftig.

Krever løpende oppdateringer

Selv om svettesensoren er imponerende, er det fortsatt utfordringer, mener Jan Madsen.

– Svakheten er at du må å stoppe treningen for å lese av målingene, sier DTU-professoren.

Madsen mener likevel det bare er et spørsmål om tid før det problemet blir løst.

I første omgang er svettesensoren tiltenkt idrettsutøvere, men forskerne ser også et stort kommersielt potensial. (Foto: John Rogers Research Group)
I første omgang er svettesensoren tiltenkt idrettsutøvere, men forskerne ser også et stort kommersielt potensial. (Foto: John Rogers Research Group)

Første lukkede system

  • Inntil nå har det ikke eksistert en god måte å unngå kontaminering ved svettemålinger.
  • Hvis man bare skraper svetten av huden, blandes svetteprøven med olje og døde hudceller, men det har forskerne løst med den nye oppfinnelsen.
  • Svettesensoren er et lukket nettverk av kanaler der svetten suges direkte opp fra huden.
  • Det er et hull i sensoren ved utgangen av de kanalene som svetten passerer gjennom. Her blir luften i kanalene frigitt. Et av de løpende punktene ved svettesensoren har derfor vært at luften kan komme ut av hullet uten at vannet kommer inn.

Svetteprøver i stedet for blodprøver

Det er bare et spørsmål om tid før alle tester svetten vår.

Det mener John A. Rogers, som står bak den nye studien. Jan Madsen fra DTU er enig.

Det langsiktige målet er at svetteprøver kan erstatte blodprøver. Det kan blant annet registrere nivået av blodsukker og endorfiner, og avsløre sykdommer som diabetes.

– I dag krever slike ting en blodprøve, og svaret kommer etter en uke eller to. Det ville være smartere hvis vi kunne analysere svetten selv og sende dataene til legen, sier Jan Madsen.

Han tror resultatene av slike målinger vil bli sendt til sykehuset slik at folk kan bli screenet for helseproblemer.

Referanse:

J.T. Reeder mfl: «Waterproof, electronics-enabled, epidermal microfluidic devices for sweat collection, biomarker analysis, and thermography in aquatic settings», Science Advances (2019), DOI: eaau6356

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.