

Pembungkus jari ini ditenagai oleh keringat ujung jari pemakainya—dan juga memantau kadar glukosa, laktat, vitamin C, dan levodopa dalam keringat yang sama. (Kredit: Shichao Ding)
SAN DIEGO — Daripada menunggu hasil tes selama berminggu-minggu, bagaimana jika Anda bisa mendapatkan semua informasi kesehatan di ujung jari Anda? Para ilmuwan di California telah menanggapi pertanyaan ini secara harafiah, karena mereka telah menciptakan perangkat elektronik yang mampu memantau kadar glukosa, laktat, dan vitamin C selama 24 jam. Perangkat yang dapat dikenakan ini melilit jari Anda seperti perban yang ketat dan ditenagai oleh keringat ujung jari Anda.
Dari semua area pada tubuh manusia, keringat terutama dikeluarkan melalui ujung jari. Ujung jari mengandung lebih dari seribu kelenjar keringat, yang menghasilkan 100 hingga 1.000 kali lebih banyak keringat daripada area lain, bahkan saat seseorang tidak berolahraga. Para ilmuwan berusaha memanfaatkan penghasil keringat alami ini, mengubah keringat menjadi sumber energi konstan untuk perangkat barunya, seperti yang dibahas dalam studi terbaru mereka di Elektronik Alam. Perangkat yang dapat dikenakan dengan tenaga keringat ini memungkinkan pemantauan terus-menerus bahkan saat tidur dan saat tidak beraktivitas.
“Ini adalah pemantauan kesehatan otomatis di ujung jari Anda,” kata rekan penulis studi Shichao Ding, seorang peneliti pascadoktoral di Sekolah Teknik Jacobs, Universitas California-San Diego, dalam rilis media.
Bagaimana cara kerjanya
Desainnya seperti perban. Perban ini terbuat dari bahan polimer, yang membuat perangkat ini tipis, lentur, dan mudah diregangkan. Meskipun desainnya ramping, perangkat bertenaga keringat ini terdiri dari beberapa komponen elektronik. Perangkat ini berisi sel biofuel yang ditempatkan di tempat perangkat menyentuh ujung jari. Setiap sel dibuat untuk mengumpulkan dan mengubah bahan kimia dalam keringat menjadi listrik. Listrik disimpan dalam sepasang baterai perak klorida-seng yang dapat diregangkan. Baterai ini berisi empat sensor untuk mengawasi glukosa, vitamin, dan obat-obatan tertentu.
Keringat di ujung jari diserap melalui saluran mikrofluida kertas kecil yang terhubung ke sensor biometrik. Perangkat menganalisis kadar biomarker sekaligus mengubah keringat menjadi energi untuk menggerakkan perangkat. Sebuah chip kecil mengambil sinyal dari sensor dan mengirimkannya melalui Bluetooth ke sebuah aplikasi.
“Hal ini didasarkan pada integrasi luar biasa dari komponen pemanenan dan penyimpanan energi, dengan beberapa biosensor dalam mikrokanal fluida, beserta pengontrol elektronik terkait, semuanya ada di ujung jari,” kata Joseph Wang, seorang profesor di UC San Diego dan salah satu penulis studi tersebut.
Data kesehatan di ujung jari Anda
Sejauh ini, para peneliti telah berhasil memantau kadar glukosa, vitamin C, dan laktat. Mereka juga mendeteksi kadar levodopa, obat yang digunakan untuk mengobati penyakit Parkinson. Satu orang menghabiskan sepanjang hari dengan alat tersebut di jarinya, dan alat tersebut menangkap kadar laktat saat duduk di meja dan selama berolahraga, kadar vitamin C saat mereka minum jus jeruk, dan kadar levodopa setelah makan kacang fava. Kacang-kacangan ini merupakan sumber alami senyawa tersebut.
Perangkat yang menyerupai perban ini menunjukkan bahwa kita selangkah lebih dekat ke dunia pengobatan yang dipersonalisasi. Jika dokter memiliki informasi biomarker yang tersedia, perangkat ini dapat membuat diagnosis penyakit dan perawatan lebih mudah disesuaikan. Misalnya, penderita diabetes dapat memantau kadar glukosa mereka dan memasukkan insulin sesuai kebutuhan.
“Tenaga otonom, penginderaan, dan perawatan semuanya dalam satu perangkat—itulah tujuan utamanya,” simpul Ding.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Studi ini mengembangkan sistem mikrogrid yang dapat dikenakan di ujung jari untuk memantau berbagai metabolit dalam keringat, seperti glukosa, vitamin C, laktat, dan levodopa. Sistem ini didukung oleh bioenergi yang diperoleh dari keringat melalui sel biofuel (BFC) dan disimpan dalam baterai kecil yang fleksibel. Perangkat ini dilengkapi sensor yang menganalisis keringat untuk mengukur biomarker utama secara real time. Keringat dikumpulkan menggunakan pompa osmotik, yang secara alami menarik keringat ke sensor. Mikrogrid di ujung jari menggabungkan elektronik berdaya rendah dengan transmisi nirkabel, yang memungkinkan pemantauan kesehatan berkelanjutan tanpa memerlukan baterai besar atau sumber energi eksternal.
Hasil Utama
Penelitian tersebut menemukan bahwa perangkat ujung jari tersebut bekerja dengan menggunakan keringat untuk menghasilkan energi dan memantau berbagai zat kimia dalam tubuh. Saat seseorang mengenakan perangkat tersebut, perangkat tersebut mengumpulkan keringat dan menggunakan keringat tersebut untuk memberi daya pada sensor kecil. Sensor tersebut dapat mendeteksi penanda kesehatan penting seperti gula darah (glukosa), vitamin C, dan lainnya. Perangkat tersebut dapat mengirimkan informasi ini ke telepon atau komputer secara nirkabel. Secara keseluruhan, perangkat tersebut berhasil melacak perubahan zat kimia tersebut dari waktu ke waktu, yang menunjukkan bahwa perangkat tersebut dapat membantu memantau kesehatan dengan cara yang sederhana dan mudah digunakan.
Keterbatasan Studi
Pertama, penelitian ini mengandalkan keringat sebagai sumber energi, yang mungkin tidak tersedia secara konsisten selama periode keringat rendah. Hal ini dapat membatasi efektivitas perangkat di lingkungan yang lebih dingin atau selama aktivitas yang tidak banyak bergerak. Selain itu, meskipun sistem dapat mendeteksi biomarker tertentu, jangkauan zat yang dapat dideteksi masih terbatas. Iterasi perangkat di masa mendatang mungkin perlu mengintegrasikan lebih banyak sensor atau meningkatkan sensor yang sudah ada untuk mendeteksi indikator kesehatan yang lebih luas. Sistem ini juga memerlukan pengujian lebih lanjut dalam kondisi dunia nyata untuk memastikan keandalannya dalam penggunaan jangka panjang.
Diskusi & Kesimpulan
Studi ini menunjukkan potensi perangkat yang dapat dikenakan dengan daya sendiri yang dapat terus memantau penanda kesehatan. Dengan menggunakan keringat sebagai sumber daya dan media untuk mendeteksi zat kimia dalam tubuh, sistem ini dapat membantu orang melacak kesehatan mereka secara real time tanpa memerlukan baterai besar atau pengisian ulang yang sering. Temuan ini menunjukkan bahwa perangkat tersebut dapat berguna untuk pemantauan kesehatan sehari-hari, terutama bagi orang dengan kondisi seperti diabetes, di mana pelacakan kadar glukosa secara teratur penting. Namun, peningkatan daya tahan perangkat dan kemampuan sensor akan diperlukan untuk membuatnya praktis secara luas.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini dilakukan oleh tim kolaboratif dari University of California, San Diego, dan Samsung Electronics. Beberapa peneliti memiliki afiliasi dengan Departemen Nanoengineering dan Departemen Teknik Elektro dan Komputer di universitas tersebut. Penelitian ini didanai oleh hibah internal dari universitas tersebut dan dukungan eksternal dari Samsung. Tidak ada pengungkapan potensi konflik kepentingan dari para peneliti yang terlibat.