Make It Wearable | Eduardo Garcia And The Future Of Bionic Limbs
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Athleten des Ironman World Championship Triathlons 2018 gehörten zu den ersten, die einen neuen Schweißsensor testeten, der von Ingenieuren der Northwestern University entwickelt wurde. Während die feinsten Triathleten der Welt 3,9 km schwammen, 100 Meilen zurückgelegt und einen Marathon gelaufen sind, haftet dieses winzige Wearable wie eine durchsichtige Pflaster direkt an der Haut und misst die einzigartige Chemie jedes einzelnen Schweißtropfens - und vermittelt so wichtige Messungen das kann ein intensives Ausdauerrennen machen oder brechen.
Wenn es um tragbare Sensoren im Sport geht, denken wir traditionell an die Überwachung von Kennzahlen wie Leistung oder Herzfrequenz, die einem Athleten helfen können, seine Leistung zu steuern. Das tragbare Feld wächst jedoch, und die Wissenschaftler wollen eine breitere Palette von Faktoren messen, die die sportliche Leistung beeinflussen können. Der Schweißsensor gehört zu dieser neuen Klasse von Wearable Tech.
Es wurde von John Rogers, Ph.D. entwickelt, einem Professor für Ingenieurwissenschaften an der Northwestern University und Vorsitzender des Board of Directors von Epicore Biosystems - einem Unternehmen, das sich auf flexible Hautgeräte zur Überwachung von Flüssigkeiten spezialisiert hat. Er sagt Inverse dass die ersten Tests des Geräts bei der Ironman-Weltmeisterschaft erfolgreich waren und sie voraussichtlich innerhalb des Jahres eine kommerzielle Version des Geräts auf den Markt bringen werden. Seine Wissenschaftliche Fortschritte Das am Freitag veröffentlichte Papier enthält einige Details zur Funktionsweise des Patches.
"Wir wollten wissen, ob die Geräte offen bleiben", sagt Rogers über den Prozess des Geräts bei der Ironman-Weltmeisterschaft. „Sie laufen herum, sie schwimmen, sie radeln. Die Geräte funktionierten die ganze Zeit über gut, sie sammelten Schweiß und machten die Anzeige wie erwartet. Die Athleten stellten fest, dass die Geräte wertvolle Informationen lieferten - sie störten in keiner Weise oder irritierten in irgendeiner Weise."
Messen von Schweißverlust und Schweißchemie
Rogers 'Schweißsensor, der bisher noch nicht genannt wurde, ist nicht der erste Schweißsensor. Er glaubt jedoch, dass er sich durch sein Design und seine Robustheit auszeichnet. Das neue Papier weist darauf hin, dass der Sensor völlig elektronikfrei ist und auf dem Design des flexiblen Pflasters basiert, der wie eine Pflaster auf der Haut haftet.
"Wir sammeln im Wesentlichen ein oder zwei Schweißtröpfchen insgesamt", sagt Rogers. "Der Schweiß tritt beim Austritt aus der Haut sofort in vollständig umschlossene Kanäle und Reservoirs ein, wo wir die Schweißrate, den Schweißverlust und die Schweißchemie ablesen können."
Von da aus funktioniert das Wearable tatsächlich wie ein Thermometer, sagt Rogers. Wenn der Schweiß die Kanäle füllt, wird er entweder rot oder blau. Der Abstand im Uhrzeigersinn zwischen diesen beiden roten oder blauen Markierungen gibt an, wie viel Schweiß verloren gegangen ist. Die beiden Markierungen auf menschlicher Haut sind jedoch ziemlich schwach:
Der einzige Aspekt der Schweißchemie, den dieses Gerät messen kann, ist der Elektrolytgehalt. Das ist aus zwei Gründen bemerkenswert. Erstens sind einige der Autoren dieses Artikels vom Gatorade Sports Science Institute angestellt, so dass der Elektrolytverlust definitiv in ihrem Steuerhaus liegt. Die Aufrechterhaltung des Elektrolytgleichgewichts - insbesondere von Natrium - kann jedoch im Verlauf langanhaltender Ausdauerereignisse wichtig sein. Die meisten Menschen haben mehr als genug Natrium in der Ernährung, aber für Athleten, die Marathons und Ultramarathons laufen, gibt es Richtlinien für die Natriumzufuhr (insbesondere für „salzige Pullover“).
Dieses Wearable verwendet eine Kombination von Chemikalien, die mit den im Schweiß verloren gegangenen Molekülen reagieren. Wenn der Elektrolytverlust hoch ist, ändert sich der Schweiß, der im Patch eingeschlossen ist, die Farbe, wenn die Lage dramatisch wird:
„Wir haben ein chemisches Reagenz, das je nach Elektrolytgehalt von hellrosa nach dunkelrot wechselt“, sagt Rogers. "Nur mit den Augen können Sie sehen und sehen" Oh, mein Schweißelektrolytstand ist sehr hoch, oder er ist mittelmäßig oder er ist niedrig. "Sie können diese Informationen ohne jegliche Elektronik verwenden."
Tests an tatsächlichen Athleten
Der Artikel befasst sich hauptsächlich mit der Konstruktion der Geräte, stellt jedoch fest, dass der Patch in den Schwimmsitzungen für Ironman-Athleten erfolgreich aus Salzwasser gefiltert wurde. Er haftete auch für mehr als zwei Stunden an „Unterwasseroperationen“ auf der Haut. Er nennt die Ironman-Studie eine „Pilotstudie“ - obwohl er feststellt, dass sie es an „etwa 250 Athleten zu diesem Zeitpunkt“ getestet haben, darunter Tennisspieler und Basketball spieler
Wie es aussieht, überträgt das Gerät keine Informationen beispielsweise an eine mobile App. Im Moment wären die Geräte verfügbar - Sie würden für jedes Rennen oder jede Trainingseinheit ein neues Gerät verwenden. Er gab auch an, dass es in diesem Jahr einen kommerziellen Start geben wird und er mit einem "großen" Industriepartner zusammenarbeitet.
"Wir sind ziemlich intensiv mit dem Testen dieser Geräte beschäftigt, obwohl ich sagen würde, dass das Ironman-Event in Kona angesichts der vielfältigen Umstände, die Sie durch das Rennen ziehen, die größte Herausforderung darstellt", fügt er hinzu. „Wir haben uns gefreut, dass die Geräte gut funktionieren.“
> Abstrakt: Durch die nichtinvasive biochemische Überwachung des physiologischen Status in situ unter Verwendung von Schweiß könnten neue Formen der Gesundheitsfürsorge-Diagnostik und personalisierte Hydratationsstrategien ermöglicht werden. Die jüngsten Fortschritte bei der Schweißsammlung und den Schweißtechniken bieten leistungsstarke Funktionen, sie sind jedoch nicht für den Einsatz in extremen Situationen wie z. B. in Wasser oder in ariden Umgebungen geeignet, da einzigartige Probleme bei der Beseitigung von Interferenzen / Verunreinigungen aus dem umgebenden Wasser bestehen Zugkräfte und / oder kräftige Bewegung und Verhindern der Verdampfung des gesammelten Schweißes. In diesem Dokument werden Materialien und Designs für wasserdichte, epidermale, mikrofluidische und elektronische Systeme vorgestellt, die auf der Haut haften und das Erfassen, Speichern und Analysieren von Schweiß auch unter Wasser ermöglichen. Feldversuche belegen die Fähigkeit dieser Geräte, quantitative In-Situ-Messungen der lokalen Schweißchloridkonzentration, des lokalen Schweißverlusts (und der Schweißrate) und der Hauttemperatur während heftiger körperlicher Aktivität unter kontrollierten Innenbedingungen und beim Schwimmen im offenen Ozean zu erfassen.
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