Peneliti Jepang mengembangkan smartwatch cerdas pendeteksi keringat baru yang dapat memonitor perubahan natrium dan kalium dalam keringat secara real-time

Peneliti Jepang telah mengembangkan sensor berbasis gelang yang selama pengujian di lokasi konstruksi nyata berhasil melacak sinyal natrium dan kalium terkait keringat selama 2 jam 45 menit. Perangkat wearable ini dikembangkan oleh Tokyo Institute of Technology, menggabungkan elektroda tercetak, lapisan pengumpul keringat, dan perangkat elektronik nirkabel untuk memonitor perubahan komposisi kimia keringat saat seseorang bekerja. Berbeda dengan sensor tercetak konvensional, sistem ini menggunakan elektroda referensi titik cairan yang dirancang untuk stabil dengan cepat, menghasilkan pembacaan stabil tanpa memerlukan persiapan yang lama.

Prototipe diuji pada seorang pekerja konstruksi selama aktivitas sehari-hari, termasuk bergerak, beristirahat, minum, dan makan. Peneliti menyatakan bahwa hasilnya menunjukkan sistem mampu mengumpulkan dan mentransmisikan sinyal terkait keringat di luar kondisi laboratorium. Sensor ini bekerja dengan mengukur perubahan tegangan yang terkait dengan ion natrium dan kalium dalam keringat; mineral-mineral ini terlibat dalam berbagai proses fisiologis, menjadikannya target yang berguna untuk penelitian pemantauan wearable. Sensor semacam ini bergantung pada elektroda referensi untuk menyediakan dasar listrik yang stabil; tanpa elektroda referensi, perubahan tegangan tidak dapat dihubungkan secara andal dengan perubahan konsentrasi ion.

Pengujian Sistem dan Prinsip Kerja

Elektroda referensi tercetak konvensional memerlukan waktu yang cukup lama untuk stabil, membatasi kegunaannya dalam sistem wearable yang dirancang untuk pengukuran berkelanjutan. Oleh karena itu, peneliti mengintegrasikan elektroda referensi titik cairan cetak saring yang mengandung silica. Material ini memungkinkan air memasuki lapisan elektrolit, membantu elektroda mencapai potensial pengukuran yang stabil tanpa perlu penyesuaian pra-lama. Perangkat ini juga dilengkapi elektroda selektif natrium dan elektroda selektif kalium terpisah, memungkinkan respons simultan terhadap kedua ion tersebut. Di atas elektroda terdapat lapisan kain dan serap super yang membantu mengumpulkan keringat, menjaga area penginderaan tetap lembab, dan mengangkut sampel ke sensor.

Komponen-komponen ini terhubung ke unit elektronik berbasis gelang kustom yang memproses sinyal, mentransmisikannya secara nirkabel ke komputer, dan menyimpan hasil pengukuran pada kartu microSD. Peneliti menegaskan bahwa kombinasi komponen-komponen ini, bukan pengembangan material elektroda baru, yang merupakan kemajuan rekayasa utamanya.

Pengujian Lapangan dan Aplikasi Masa Depan

Tim tersebut menguji sistem lengkap di lokasi konstruksi yang aktif, dengan peserta memakai perangkat selama sekitar 165 menit sambil menjalankan aktivitas sehari-hari normal. Selama pengujian, sensor terus-menerus memperoleh sinyal respons terhadap natrium dan kalium, dan pembacaan-pembacaan tersebut ditransmisikan ke komputer terdekat dan disimpan secara lokal. Wakil profesor Isamu Shida dari Tokyo Institute of Technology menyatakan: "Pencapaian utama dari pekerjaan ini tidak terletak pada pengusulan material elektroda baru, melainkan pada integrasi elektroda tercetak, mekanisme transport sampel, dan sirkuit pengukuran nirkabel, yang mendemonstrasikan kelayakannya di lingkungan nyata."

Pengujian lapangan ini hanya melibatkan satu peserta. Peneliti menekankan bahwa sinyal-sinyal tersebut belum divalidasi untuk mengukur konsentrasi elektrolit keringat secara akurat, sehingga diperlukan pengujian lebih lanjut di bawah kondisi pengeringan terkontrol agar dapat mendukung evaluasi hidrasi atau pemantauan kesehatan secara andal. Tim peneliti percaya bahwa manufaktur elektroda tercetak pada akhirnya dapat memungkinkan produksi massal sistem wearable serupa dengan biaya rendah. Aplikasi potensial meliputi pemantauan pekerja di lokasi konstruksi dan pabrik, serta atlet dan penggemar olahraga outdoor yang beraktivitas dalam kondisi panas. Penelitian ini diterbitkan di jurnal ACS Omega.

Potensi Teknologi Wearable dalam Pemantauan Kesehatan

Pengembangan smartwatch cerdas pendeteksi keringat baru ini menunjukkan potensi teknologi wearable di bidang pemantauan kesehatan. Melalui pemantauan real-time terhadap perubahan elektrolit dalam keringat, perangkat semacam ini dapat menyediakan data fisiologis penting bagi pekerja dan atlet, membantu mereka mengelola hidrasi dan kondisi kesehatan dengan lebih baik. Meskipun pengujian saat ini masih memerlukan validasi lebih lanjut, integrasi teknologi yang berhasil diharapkan dapat mendorong aplikasi di berbagai industri di masa depan, khususnya di lingkungan kerja dan olahraga berintensitas tinggi.