Sensori indossabili economici per analizzare il sudore in tempo reale

Analizzare quanto sudore viene prodotto e quali sostanze contiene può essere utile per migliorare le prestazioni degli atleti o per diagnosticare patologie. Un gruppo di ricercatori statunitensi stanno conducendo i primi test su un gruppo di volontari e ci sono già i primi risultati.

Ricercatori dell’Università della California, Berkeley stanno lavorando allo sviluppo di sensori cutanei indossabili in grado di analizzare il sudore e identificare problemi quali la disidratazione o l’affaticamento. L’auspicio è che un giorno questa tecnica possa essere impiegata al posto di analisi più invasive, e al contempo fornisca aggiornamenti in tempo reale sui parametri da monitorare.

Vantaggi da non sottovalutare sono il costo contenuto, e la producibilità su larga scala mediante una tecnica di elaborazione “roll-to-roll”, che essenzialmente stampa i sensori su un foglio di plastica, allo stesso modo in cui le parole vengono impresse sulla carta di un giornale.

Ali Javey, professore di ingegneria elettrica e informatica presso la UC Berkeley e autore principale dello studio, ha spiegato che “l’obiettivo del progetto non è solo quello di creare i sensori, ma di capire esattamente che cosa ci dice il sudore con la sua composizione chimica. Per questo abbiamo bisogno di sensori che siano affidabili e riproducibili in scala, in modo da posizionarli in diversi punti del corpo di molti volontari.

Crediti: Antti Veijola, VTT

Materialmente, i sensori contengono un tubo microscopico a spirale (microfluidico) che assorbe il sudore dalla pelle. Calcolando la velocità con cui il sudore si muove attraverso la microfluidica, i sensori possono segnalare il tasso di sudorazione di una persona. I microfluidici sono inoltre dotati di sensori chimici in grado di rilevare concentrazioni di elettroliti, come potassio e sodio, e metaboliti, come ad esempio il glucosio.

Per sviluppare la tecnica di produzione i ricercatori hanno lavorato con i colleghi svedesi del VTT Technical Research Centre e hanno messo a punto un sistema simile a quello della stampa serigrafica, che come ha spiegato Jussi Hiltunen di VTT “consente la produzione di volumi elevati di cerotti monouso a basso costo. La tecnologia roll-to-roll offre notevoli vantaggi ai gruppi accademici che necessitano di un elevato numero di dispositivi per i test. Inoltre, la fabbricazione su larga scala dimostra il potenziale di diffusione del prodotto nelle applicazioni pratiche”.

Al momento sono in corso test con volontari sottoposti a sudorazione indotta chimicamente. Per capire meglio cosa può dire il sudore sulla salute di una persona, i ricercatori hanno posizionato i sensori in punti diversi sul corpo dei volontari: fronte, avambraccio, ascelle e la parte superiore della schiena, e hanno misurato le percentuali di sudore prodotto e i livelli di sodio e potassio presenti, mentre pedalavano su una cyclette. Hanno scoperto che l’intensità della sudorazione locale potrebbe essere usata per calcolare la perdita totale di liquidi del corpo durante l’esercizio. In altre parole, monitorando l’intensità del sudore si potrebbe aiutare agli atleti a ottenere prestazioni migliori. Hnin Yin Yin Nyein, co autore dello studio, spiega infatti che “tradizionalmente si raccoglie il sudore per un certo periodo di tempo e lo si analizza. Così facendo però non si possono vedere con precisione i cambiamenti dinamici. Usando questi dispositivi indossabili possiamo raccogliere continuamente dati da diverse parti del corpo”.

I ricercatori hanno anche usato i sensori per confrontare i livelli di glucosio nel sudore e i livelli di glucosio nel sangue sia in pazienti sani che diabetici, e hanno scoperto che una singola misurazione del glucosio nel sudore non indica il livello di glucosio nel sangue di una persona. Questo significa che questo metodo non può essere usato per sostituire le misurazioni basate sul sangue nella diagnosi e monitoraggio del diabete. Non è una delusione, anzi, è un successo, perché in questo modo i ricercatori hanno potuto dimostrare che non esiste una semplice e universale correlazione tra i livelli di sudore e glicemia.