Onderzoekers in de VS hebben een hightech pleister ontwikkeld die plakt op de huid en zweet opzuigt. De plakker heeft verschillende tests aan boord die het zweet analyseren. De resultaten zeggen iets over de gezondheidstoestand van de gebruiker.
De pleister is het eerste apparaatje dat zacht en buigzaam genoeg is om onmerkbaar op de huid te zitten, terwijl het metingen doet aan zweet, met als doel de fitheid van de drager te monitoren. Details over de pleister zijn vrijdag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances.
Het opvallendste aspect is het feit dat de pleister zijn analyses doet op basis van zweet. Veel andere wearables - en helemaal tests in het ziekenhuis - gaan uit van bloed om belangrijke stoffen in te meten. Het grote voordeel van zweet is dat je er niets voor in het lichaam hoeft te steken; zweet komt vanzelf naar buiten zodra je je flink inspant.
Het ontwerp van de meetpleister is een waar kunststukje, zoals onderstaande plaatje goed laat zien.
De pleister heeft een diameter van 32 millimeter, een dikte van 1 millimeter en bestaat grofweg uit twee delen. De onderkant, grotendeels gemaakt van het zachte kunststof PDMS, dient om het zweet binnen te laten en door smalle kanaaltjes (microfluidics) te laten stromen naar de verschillende sensoren. De bovenkant bevat de elektronica die de gemeten data verzamelt en draadloos kan doorsturen naar een tablet of smartphone wanneer die dicht tegen de pleister aan wordt gehouden. Het bijzondere van de pleister is dat hij geen batterijtje heeft, maar zijn stroom haalt uit het apparaat waarmee hij wordt uitgelezen.
Sticker op je huid
De flexibele kunststof onderkant plak je als een sticker op de huid. De elektronica wordt hier handig opgeklikt, en blijft zitten dankzij minuscule magneetjes. De buigzame onderkant is voor eenmalig gebruik; de elektronica kan steeds opnieuw worden gebruikt. De meetpleister blijft zelfs bij sportieve inspanning zitten, zo blijkt uit tests met proefpersonen.
In het kunststof zitten kleine klepjes die opengaan onder invloed van zweet dat uit zweetklieren in de huid komt. ‘Die klepjes zijn groot genoeg dat er tussen de tien en dertig zweetklieren onder zitten, als je de pleister op de binnenkant van je onderarm plakt’, vertelt onderzoeksleider John Rogers, hoogleraar materiaalkunde en biomedische wetenschappen aan Northwestern University in Chicago in de Verenigde Staten. ‘Voor de analyse hebben we maar een paar microliter zweet nodig, een fractie van een enkele zweetdruppel.’
Door de capillaire werking loopt het zweet verder de microkanaaltjes in, waar sensoren verschillende belangrijke parameters meten, zoals de pH van het zweet, de snelheid van zweten, de totale hoeveelheid zweet die uit je poriën komt, maar ook de concentratie van belangrijke stoffen in het zweet: chloride (zoutgehalte), glucose en lactaat. Het laatste hangt samen met de zuurstofopname van spieren.
Zonder batterij
De elektronica kan zonder batterij werken doordat de componenten weinig stroom verbruiken. Op het moment dat een arts de pleister gaat uitlezen, houdt hij een smartphone of tablet er bijna tegenaan. Op dit moment gebeuren er twee dingen: ten eerste gaat er data van de pleister naar het apparaat; en daarnaast haalt de pleister via radiogolven wat stroom binnen die het opslaat in - waarschijnlijk - een kleine condensator.
Een precieze prijs voor de meetpleister is niet te geven, maar hoofdonderzoeker Rogers schat in dat de twee componenten elk een paar dollar kosten. ‘Tenminste, dat is onze inschatting voor als een startup-bedrijf er eenmaal mee aan de slag gaat. De pleister die we nu presenteren is helemaal ontworpen, gebouwd en getest in mijn groep aan de universiteit.’ Die eerste pleister was nog veel duurder, wil hij maar zeggen.
Hometrainers
Uit tests op proefpersonen die fietsten op hometrainers blijkt dat de pleister goed blijft zitten bij inspanning en overvloedig zweten. Wel helpt het om voor aanbrengen eerst de huid met alcohol schoon te maken. Daardoor verwijder je vuil of huidschilfers die de toegang van het zweet tot de sensoren in de weg kunnen zitten.
Ook kwam uit de tests naar voren dat het draadloos uitlezen van de data goed gaat tot op een centimeter of achttien. Maar er is apparatuur in ontwikkeling die uitlezen tot op wel een paar meter mogelijk maakt, melden de onderzoekers in hun publicatie. ‘Dan zou je in sportscholen of in revalidatiecentra aan de muur ontvangers kunnen ophangen die continu data verzamelen over de gezondheid van de patiënt.’
Commercieel product
De onderzoeksresultaten die nu zijn bekendgemaakt met de pleister laten een proof-of-principle zien van de meest geavanceerde meetpleister die de onderzoekers op dit moment kunnen maken. Onderdelen van de pleister zijn recent al in een commercieel product terechtgekomen, vertelt Rogers. ‘Mijn bedrijf Epicore Systems heeft net vorige week op de CES in Las Vegas een meetpleister gelanceerd die pH van de huid meet.’ Wie afwijkende pH-waarden in zijn huid heeft, zal eerder last hebben van problemen als extreme droogheid van de huid of eczeem. Met behulp van een meetpleister is dat proces beter onder controle te krijgen, zo is het idee.
Beeldmateriaal Bandodkar et al., Science Advances, 2019.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.