Водостойкий микрофлюидный чип проанализировал пот пловцов
Американские ученые создали носимый микрофлюидный сенсор, способный собирать, хранить и анализировать пот даже в воде. С помощью разработанного устройства авторы определили потливость, а также содержание хлоридов в поту спортсменов во время плавания и езды на велосипеде. Результаты тестов авторы опубликовали в Science Advances.
Химический анализ одной пробы малого объема может стоить дорого, занимать много времени и требует опыта высококвалифицированного персонала. Поэтому сейчас активно ведутся разработки миниатюрных приборов и сенсоров, способных быстро анализировать небольшие объемы. Технологии лаборатории на чипе (lab-on-a-chip) успешно справляются с этой задачей. Более того, такие устройства могут быть прикреплены непосредственно к источнику анализируемого вещества, что делает их пригодными для неинвазивного анализа.
Для профессиональных спортсменов важными показателями являются интенсивность выделения влаги через пот и содержание электролитов в нем. Если при занятиях на суше, отобрать пробу достаточно просто, то в случае анализа пота пловцов, возникают трудности. Американский исследователь Джонатан Ридер (Jonathan T. Reeder) из Северо-Западного университета и его коллеги предложили решение этой проблемы. Они создали первый в своем роде водонепроницаемый микрофлюидный чип, способный собирать, хранить и анализировать пот спортсмена даже в воде.
Устройство на основе гибкого полимерного материала состоит из нескольких функциональных слоев. Липкий гидрофобный слой особой формы делает устройство устойчивым к активным движениям, электроника для ближней бесконтактной связи (NFC) со светодиодным индикатором позволяет передавать информацию о температуре тела с датчика на смартфон, а микрофлюидная система с камерой с химическим реагентом собирает и хранит пот. Каждая петля способна вместить около полутора микролитров жидкости, а всего устройство может собрать примерно 60 микролитров пота.
Ученые провели эксперименты, в которых колориметрическим методом определили содержание ионов хлора (реакцией с хлоранилатом серебра) или степень заполнения микроканалов спортсменов во время тренировки в воде и на велотренажере. Для определения степени заполнения, исследователи использовали в качестве реагента пищевой краситель. Он содержал вещества красного и синего цвета, которые обладали разной растворимостью – в зависимости от заполнения микроканалов, цвет изменялся.
Гидрофобные материалы, высокая степень адгезии и разность давлений не позволяли воде из окружающей среды попасть в систему. Устройство успешно функционировало в сауне, будучи прикрепленным ко лбу, шее, подмышке и даже к нежной коже ребенка во время купания.
Авторы утверждают, что это устройство, помимо помощи спортсменам, найдет применение в медицине, подготовке военнослужащих и везде, где требуется анализ пота в экстремальных условиях.
Хоть до сих пор недостаточно изучена зависимость физиологических процессов от состава пота, разработки устройств для его анализа идут полным ходом. Ранее мы уже писали о подобном сенсоре с микрофлюидной схемой, однако его тестировали только на суше. А ученые из США и Франции создали селективный сенсор с водонепроицаемым покрытием, отслеживающий концентрацию кортизола в поту.
Алина Кротова
Каждая из ног способна удерживать вес в 2,5 раза больше веса всего робота
Швейцарские инженеры разработали четвероного робота Magnecko с магнитными ступнями. Он способен ходить по стенам и потолку из ферромагнитных материалов, сообщает издание New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Промышленные инженерные сооружения требуют регулярных инспекций технического состояния. Однако интересующие объекты зачастую располагаются в труднодостижимых для человека местах. В этом случае на помощь приходят роботы. На сегодняшний день существует множество решений для удаленного мониторинга, которые можно применять без непосредственного присутствия людей вблизи. Как правило для этих целей предполагается использовать ходячих или колесных роботов, в случае если объекты расположены вблизи поверхности, либо дроны — для работ на высоте. Они, например, запросто справляются с осмотром мостов, сотовых вышек и судов. Однако многие методы неразрушающего контроля, такие, например, как акустико-эмиссионный метод, требуют непосредственной близости инспектирующего устройства к объекту, а это не всегда достижимо в ограниченном пространстве или на лету. Инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали ходячего робота Magnecko, который способен передвигаться по вертикальным и горизонтальным ферромагнитным поверхностям, надежно закрепляясь на них с помощью магнитов в ступнях. Внешне робот напоминает паука или краба. Каждая из четырех его ног имеет на конце небольшие магниты которые могут многократно намагничиваться и размагничиваться за доли секунды, при этом для поддержания намагниченного состояния электричество не требуется. В намагниченном состоянии каждая из ног способна удерживать вес в 2,5 раза превосходящий вес всего робота, поэтому Magnecko запросто может держаться на стене или потолке длительное время для изучения технического состояния инспектируемого объекта. Подпружиненные резиновые накладки на ногах помогают роботу поддерживать сцепление в процессе движения. Похожий принцип удержания на ферромагнитной поверхности применялся в роботе, разработанном корейскими инженерами, о котором мы рассказывали ранее. В текущей версии направлением движения Magnecko приходится управлять с помощью беспроводного пульта, однако переходы с горизонтальной на вертикальную поверхность и обратно робот выполняет самостоятельно. В будущем инженеры планируют добавить роботу больше автономности: он будет самостоятельно планировать маршрут и обходить препятствия. В случае если вертикальная поверхность не магнитная, то для взбирания по ней можно использовать когти. Такого робота создали австралийские инженеры, которые проанализировали движения двух видов ящериц и использовали полученные данные для настройки конфигурации ног и походки робота.