กีฬาไฮเทค - เซ็นเซอร์แลคเตทที่สวมใส่ได้

เรามักจะพูดถึงกรดแลคติกในระหว่างการออกกําลังกายและเราทุกคนรู้ว่าการผลิตกรดแลคติกเป็นอันตรายต่อร่างกาย ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างการออกกําลังกายและกรดแลคติกคืออะไร?

กรดแลคติก (สารประกอบที่มีอยู่ในเหงื่อ) เป็นไบโอมาร์คเกอร์ที่สําคัญปริมาณระหว่างการออกกําลังกาย มันครอบครองตําแหน่งที่สําคัญมากในระบบการทํางานและเป็นผลพลอยได้ปกติในร่างกายมนุษย์ หลังจากการออกกําลังกายอย่างหนักผู้คนผลิตเลือดมากขึ้น กรดแล็กติก

ตัวอย่างเช่น: แลคเตทซึ่งผลิตในระหว่างการสลายกลูโคสในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนในเนื้อเยื่อเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่สําคัญทั้งในเลือดและเหงื่อสะท้อนให้เห็นถึงความเข้มของการออกกําลังกายและสถานะออกซิเจนของกล้ามเนื้อ

ในระหว่างการออกกําลังกายกล้ามเนื้อที่ต้องการพลังงานจะหมดออกซิเจนอย่างรวดเร็วและถอยกลับบนเส้นทางการเผาผลาญอาหารทางเลือกเพื่อให้พลังงานที่ "ต้นทุน" ของการสะสมแลคเตทซึ่งอาจทําให้เกิดอาการปวดและความเมื่อยล้า

จากนั้นแลคเตทจะถูกปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดและกําจัดบางส่วนผ่านเหงื่อซึ่งหมายความว่าเซ็นเซอร์ทางเคมีที่สวมใส่ได้สามารถวัดความเข้มข้นของแลคเตทในเหงื่อเพื่อแสดงความเข้มของการออกกําลังกายหรือสภาพกล้ามเนื้อแบบเรียลไทม์

ในระหว่างการฝึกอบรมความรู้สึกแสบร้อนอึดอัดในกล้ามเนื้อไม่ได้เกิดจากกรดแลคติก แต่เกิดจากไอออนไฮโดรเจนที่ผลิตโดยค่า pH ลดลงในร่างกาย ความเมื่อยล้าของความแข็งแรงของกล้ามเนื้อเกี่ยวข้องกับกรดแลคติก แต่สาเหตุของความรู้สึกไม่สบายและความเจ็บปวดที่เหลืออยู่ มันเกี่ยวข้องกับกรดในเลือดมากขึ้นเมื่อความเมื่อความเมื่อยล้าของกล้ามเนื้อมักจะหมายถึงภาวะเลือดเป็นกรดหรือการเพิ่มขึ้นของการสะสมของกรดแลคติกในเลือด

กรดแลคติกไม่ใช่สาเหตุของความเมื่อยล้า แต่มีความสัมพันธ์กับการลดลงของการฝึกอบรมดังนั้นจึงสามารถคิดได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของการรีไซเคิลทางชีวเคมีเพื่อช่วยในเรื่องความเมื่อยล้า

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยหลายคนได้ทําการวิจัยความสัมพันธ์ระหว่างการออกกําลังกายและกรดแลคติกอย่างต่อเนื่องและการใช้กรดแลคติกในการฝึกอบรมกีฬาและได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม สถานะการทํางาน ฯลฯ

ด้วยการพัฒนาเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ต่อไปความเป็นไปได้ของการวัดแลคเตทเหงื่อแบบไม่รุกรานและติดตามวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องในระหว่างการออกกําลังกายนอกเหนือจากสีเคมีแบบดั้งเดิมดูเหมือนจะอยู่ใกล้กับเราในแง่ของการตรวจจับปริมาณแลคเตท

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ACS (สมาคมเคมีอเมริกัน) ได้ตีพิมพ์บทความ - เซ็นเซอร์แลคเตทเหงื่อที่สวมใส่ได้สามารถมีส่วนช่วยในการสรีรวิทยากีฬาได้หรือไม่? มันไม่สมบูรณ์ แต่นักสรีรวิทยาการออกกําลังกายกําลังตรวจสอบว่าเทคโนโลยีสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการกีฬาในขณะที่ป้องกันการบาดเจ็บได้หรือไม่

นักวิจัยกล่าวว่าเป้าหมายของเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แลคเตทคือการตรวจสอบปริมาณกรดแลคติกในร่างกายมนุษย์แบบเรียลไทม์และเชื่อมต่อกับสถานะของการออกกําลังกายของมนุษย์เพื่อยืนยันแบบเรียลไทม์ว่าแรงที่นักกีฬากระทํานั้นใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไปและปรับปรุงประสิทธิภาพการฝึกอบรม ปัจจุบันเป้าหมายยังห่างไกล นอกจากนี้ยังมีการขาดความเข้าใจในความสัมพันธ์ระหว่างเหงื่อและแลคเตทในเลือดและ biomarkers อื่น ๆ เนื่องจากมีหลักฐานไม่เพียงพอสําหรับความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพการกีฬาและความเข้มข้นของแลคเตท

กรดแลคติกเป็นผลพลอยได้วัดโดยนักวิทยาศาสตร์การกีฬาหรือโค้ชเพื่อประเมินระดับประสิทธิภาพการกีฬาของนักกีฬาในระหว่างการทดสอบสมรรถภาพและการวัดแลคเตทเหงื่อแบบเรียลไทม์พร้อมกับ biomarkers อื่น ๆ ช่วยให้การฝึกอบรมสามารถตรวจสอบและปรับอย่างละเอียดซึ่งทําให้มั่นใจได้ว่านักกีฬาจะไม่ฝึกหนักเกินไปหรือน้อยเกินไปดังนั้นจึงให้ระบบการฝึกฝนที่เหมาะสมซึ่งช่วยให้นักกีฬาทํางานได้ดีขึ้นในระยะยาว

อุณหภูมิและค่า pH มักมีผลต่อการอ่านค่าไฟฟ้าเคมีของกรดแลคติกส่งผลให้การวัดต่ํากว่าที่คาดไว้มากดังนั้นนักวิจัยจึงพัฒนาวิธีการที่ใช้ชั้นพอลิเมอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษนอกเซ็นเซอร์เพื่อแยกกรดแลคติกออกจากเหงื่อ

โพลิเมอร์ช่วยปกป้องเอนไซม์ปฏิกิริยาในเซ็นเซอร์จากการทําปฏิกิริยากับสิ่งอื่นใดนอกเหนือจากกรดแลคติกและช่วยให้เซ็นเซอร์สามารถอ่านความเข้มข้นของกรดแลคติกได้สูงกว่าที่อ่านโดยทั่วไปโดยเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี

ขณะนี้นักวิจัยกําลังใช้เทคโนโลยีสําหรับการทดสอบทางกายภาพซึ่งการวัดเลือดและเหงื่อมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพการกีฬาในนักกีฬาและตัวอย่างเหงื่อจะถูกนําไปใช้เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ในห้องปฏิบัติการ

ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโตเกียวได้พัฒนาเซ็นเซอร์ microfluidic ที่อ่อนนุ่มและไม่ระคายเคืองเพื่อวัดความเข้มข้นของกรดแลคติกในเหงื่อแบบเรียลไทม์ซึ่งเป็นอุปกรณ์สวมใส่ที่จะช่วยในระหว่างการออกกําลังกายที่รุนแรงหรือตรวจสอบสภาพร่างกายของคุณในระหว่างการทํางาน

นักวิจัยใช้วิธีการที่เรียกว่า "พอลิเมอไรเซชันรับสินบนที่เกิดจากอิเล็กตรอนคาน" ซึ่งโมเลกุลที่ใช้งานได้จะถูกผูกไว้กับวัสดุที่ใช้คาร์บอนซึ่งสามารถผูกเอนไซม์ได้เอง

นักวิจัยทําให้วัสดุเป็นหมึกเหลวที่สามารถใช้ในการพิมพ์อิเล็กโทรด ส่วนสุดท้ายคือการใช้เซ็นเซอร์อิเล็กโทรดที่ยืดหยุ่นเพื่อให้เข้ากันได้กับการพิมพ์หน้าจอซึ่งเป็นกระบวนการที่มีน้ําหนักเบาที่สามารถปรับขนาดได้ หลังจากเสร็จสิ้นกลไกการตรวจจับนักวิจัยได้ศึกษาบุคลากรได้คิดค้นระบบที่เหมาะสมเพื่อเก็บเหงื่อและส่งไปยังเซ็นเซอร์

นี่คือความสําเร็จโดยระบบเก็บเหงื่อขนาดเล็กที่ทําจากวัสดุ polydimethylsiloxane (PDMS) ซึ่งรวมถึงช่องเล็ก ๆ หลายช่องเต้าเสียบและห้องสําหรับระหว่างเซ็นเซอร์ซึ่งสามารถสัมผัสกับผิวหนังได้โดยตรง

การตรวจจับเซ็นเซอร์และช่วงการทํางานสําหรับความเข้มข้นของแลคเตทได้รับการพิจารณาว่าเหมาะสําหรับการศึกษา "เกณฑ์แลคเตท" ซึ่งเป็นจุดที่การเผาผลาญแอโรบิกเปลี่ยนเป็นการเผาผลาญแบบไม่ใช้ออกซิเจนในระหว่างการออกกําลังกาย

การตรวจสอบปรากฏการณ์ทางกายภาพแบบเรียลไทม์เป็นสิ่งสําคัญสําหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องเช่นสุขภาพของมนุษย์และการดูแลทางการแพทย์และการตรวจสอบเกณฑ์การให้นมบุตรจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการฝึกอบรมของนักกีฬาและกิจวัตรการออกกําลังกายสําหรับการฟื้นฟูผู้ป่วยและผู้สูงอายุและควบคุมความคืบหน้าของการเคลื่อนไหว

นักวิจัยกําลังทดสอบการใช้งานเซ็นเซอร์ในสถานการณ์จริงแล้วและความก้าวหน้าในการวิจัยนี้จะช่วยพัฒนาสาขาเซ็นเซอร์เคมีที่สวมใส่ได้ซึ่งช่วยให้เราติดตามกระบวนการทางร่างกายได้ดียิ่งขึ้นและมีสุขภาพดี

การศึกษาจํานวนมากแสดงให้เห็นว่าการทดสอบแลคเตทสามารถช่วยเราชี้แจงและเข้าใจหลักการของการฝึกอบรมควบคุมและควบคุมความเข้มของการฝึกอบรมประเมินและคาดการณ์ระดับการฝึกอบรมดังนั้นแลคเตทจึงมักเรียกว่า "ผู้ปกครองการฝึกอบรม"

เซ็นเซอร์ให้นมบุตรเหงื่อได้รับการยืนยันว่าเป็นทางออกที่มีแนวโน้มที่จะเอาชนะข้อบกพร่องทั่วไปของการตรวจเลือดส่วนใหญ่

ในปัจจุบันด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของวิธีการทดสอบกรดแลคติกและแนวโน้มของการพัฒนาวิชาชีพของการฝึกอบรมสมรรถภาพมวลการทดสอบและการประเมินกรดแลคติกจะใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์การกีฬา

อิเล็กโทรด interdigital สองตัวที่ยืดหยุ่นซึ่งพัฒนาโดย บริษัท ตรวจจับจะขึ้นอยู่กับ PI และ PET ตามลําดับ การใช้ PI / PET มีความยืดหยุ่นและยืดได้ขั้วไฟฟ้าสามารถพอดีกับผิวหนังของมนุษย์อย่างใกล้ชิดและตอนนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สวมใส่ เซ็นเซอร์เช่นการตรวจจับการตรวจจับแลคเตทเหงื่อ

อิเล็กโทรด interdigital ที่มีความยืดหยุ่น PI เป็นฟิล์มโพลีเมอร์อินทรีย์ซึ่งไม่เพียง แต่ทนต่อการย่อยสลายอุณหภูมิสูงและการกัดกร่อน เท่านั้น