توسط دانشمندان ایرانی در دانشگاه کلگری کانادا طراحی شد؛

حسگری که با جمع‌آوری عرق میزان استرس را می‌سنجد

چندین دانشمند ایرانی موفق به ساخت حسگر میکروسیالی شده‌اند که به طور دقیق و متوالی عرق انسان را جمع‌آوری می‌کند تا بتواند میزان کورتیزول آن را به عنوان یک نشانگر زیستی برای کنترل استرس اندازه‌گیری کند.

کد خبر: ۱۳۰۶۴۶۸

تاریخ: ۱۵ آذر ۱۴۰۱ - ۱۱:۴۹

به گزارش پایگاه خبری دانا به نقل از (ایسکانیوز)؛ استرس بر رفتار، فیزیولوژی و شناخت انسان تاثیر می‌گذارد و منجر به بیماری‌های جسمی و روانی پایدار می‌شود. اما توانایی پزشکان در تشخیص و اندازه‌گیری میزان استرس بسیار کم است. تنها سرنخ این است که افزایش کورتیزول در هنگام استرس باعث ترشح این ماده از غدد عرق می‌شود و این امر فرصتی را برای استفاده از آن به عنوان یک نشانگر زیستی خارجی برای کنترل وضعیت احساسی درونی فراهم می‌کند.

به گزارش مجله ادونس ساینس، دانشمندان اقدام‌هایی برای استفاده از حسگرهای پوشیدنی برای کنترل کورتیزول عرق انجام داده‌اند. به طور مثال، ساعت‌های هوشمند پوشیدنی نظارت غیرتهاجمی بر پارامترهای فیزیولوژیکی را ارائه می‌کنند که ممکن است تغییرات در وضعیت استرس را نشان دهد. اما این پارامترها سیگنال‌های استرس مستقیم نیستند. بنابراین، تغییرات به طور مستقیم تغییرات حالت داخلی را منعکس نمی‌کنند. با این حال، به تازگی چندین دانشمند ایرانی به نام‌های شقایق شجری، راضیه صلاح‌اندیش، محسن حسنی، شیرین موسوی و امیر صنعتی‌نژاد در دانشگاه کلگری کانادا توانسته‌اند یک دستگاه میکروسیال مویرگی انعطاف‌پذیر، بدون تبخیر، بدون حباب و مقیاس‌پذیر با نام میکروسوئیت بسازند که به طور قابل اعتمادی می‌تواند عرق انسان را از نقاط مختلف بدن جمع‌آوری و اندازه‌گیری کند.

معمولا سطح کورتیزول مربوط به استرس شدید به طور میانگین از 25 تا 125 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر در نقاط مختلف بدن و از 100 تا هزار میلی‌گرم بر میلی‌لیتر در زیر بغل می‌رسد. هر چقدر میزان کورتیزول در بدن بالا باشد، میزان استرس نیز بالا می‌رود.

به گفته این محققان، با توجه به اهمیت نظارت بر کورتیزول، تحقیقات اخیر روی سنسورهای مختلف الکتروشیمیایی کورتیزول نشان می‌دهد که چالش‌ها و موانع فنی قابل توجهی در تحقیق و توسعه دستگاه‌های نظارت بر کورتیزول باقی مانده است. بیشتر حسگرهای پوشیدنی فعلی که حاوی الکترودهایی روی یک بستر انعطاف‌پذیرند، برای اندازه‌گیری پاسخ کورتیزول، مستقیماً با پوست در تماس هستند. اگرچه آنها ساختارهای ساده‌ای هستند که برای ایجاد ویژگی‌های جمع‌آوری عرق روی دستگاه نیازی به فرآیند ساخت پیچیده ندارند، وضوح زمانی کورتیزول اندازه‌گیری شده آنها اغلب ضعیف است. این به دلیل مصنوعات محیطی مانند تبخیرها و مسائل آلودگی و جریان ناپیوسته عرق است که باعث سیگنال‌های حباب خوانی، مخلوط شدن عرق جدید و قدیمی و از دست دادن نظارت دینامیکی عرق برای تغییرات زمانی در ترکیب آن می‌شود.

آنها همچنین می‌گویند: علاوه بر این، از آنجایی که عرق نمونه‌برداری نمی‌شود، اما مستقیماً روی پوست حس می‌شود، توپوگرافی پوست، دمای پوست و  pH آن ممکن است به طور قابل توجهی با نتایج اندازه‌گیری تداخل داشته باشد. بنابراین، یک دستگاه جمع‌آوری عرق قابل اعتماد باید برای کاربرد این دستگاه‌ها تکمیل شود تا به طور دقیق سطوح استرس را اندازه‌گیری کند.

از این رو محققان با استفاده از تکنیک برش لیزری یک دستگاه میکروسیال یک‌بار مصرف، نازک، منعطف و سازگار با سطح پوست با نام میکروسوئیت طراحی کردند. این دستگاه از نظر مکانیکی قوی و با ساختاری قابل خم شدن است که می‌توان آن را به راحتی روی سطح پوست در نقاط مختلف بدن نصب کرد.

این دستگاه به شکل مویرگی طراحی شده که به جریان عرق تنها براساس فشار ترشحص غده کمک کند. این دستگاه مقدار کنترل شده‌ای از عرق را از چندین نقطه مجاور روی پوست را در طول فعالیت بدنی روی تردمیل جمع‌آوری می‌کند.

محققان برای اینکه دستگاه بتواند عرق انسان را به شکلی کاملا دقیق و ایمن جمع‌آوری کند از مواد لایه نازک با ترکیبی هوشمند از خواص آبدوست و آبگریز و همچنین الیافی استفاده کرده‌اند که به سرعت عرق را جذب می‌کند، بدون نشت آن را ذخیره می‌کند و غلظت مولکول‌های زیستی را به خوبی حفظ می‌کند. به طوری که نشانگرهای زیستی عرق به صورت دست نخورده شیمیایی باقی می‌مانند. همچنین به صورت متوالی و در مقاطع مختلف زمانی در طول آزمایش، عرق را جمع‌آوری می‌کند تا بتواند روند ترشح کورتیزول را به خوبی نشان دهد.

محققان سپس نمونه‌های عرق استخراج شده از الیاف دستگاه برای آنالیز کورتیزول مورد استفاده قرار دادند. تجزیه و تحلیل بین غلظت کورتیزول و تست استرس استاندارد برای بررسی محدوده کورتیزول عرق در گروه‌های مختلف سنی و همچنین جنسیتی در قسمت‌ها و طرف‌های مختلف بدن با در نظر گرفتن اثرات طولی و شخصی انجام شد.

به گفته محققان، تجزیه و تحلیل بیشتری برای کشف ارتباط بین غلظت کورتیزول در عرق و سایر سیالات زیستی مورد نیاز است. چنین اطلاعاتی در سال‌های آتی بسیار حیاتی خواهد بود تا پزشکان بتوانند اختلالات روانی را به شیوه‌ای شخصی تشخیص بدهند و نظارت کنند.

آنها معتقدند که از این دستگاه می‌توان در پزشکی برای نظارت بالینی و شخصی سلامت و در علوم ورزشی برای بهبود عملکرد ورزشکاران استفاده کرد.

انتهای پیام/