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Sports High-Tech - Capteur de lactate portable

Mar 04, 2022

On évoque souvent l'acide lactique lors de l'exercice, et nous savons tous que la production d'acide lactique est nocive pour l'organisme. Alors, quelle est la relation entre l'exercice et l'acide lactique ?


L'acide lactique (un composé présent dans la sueur) est un biomarqueur important quantifié pendant l'exercice. Il occupe une place très importante dans les systèmes fonctionnels et est un sous--produit normal du corps humain. Après un exercice intense, les gens produisent plus dans le sang. Acide lactique.

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Par exemple : le lactate, qui est produit lors de la dégradation du glucose en l'absence d'oxygène dans les tissus, est un biomarqueur important présent à la fois dans le sang et la sueur, reflétant l'intensité de l'activité physique et l'état d'oxygénation des muscles.


During exercise, energy-requiring muscles quickly run out of oxygen and fall back on an alternate metabolic pathway to provide energy at the "cost" of accumulating lactate, which can cause pain and fatigue.


Le lactate est ensuite libéré dans la circulation sanguine et partiellement éliminé par la sueur, ce qui signifie que des capteurs chimiques portables peuvent mesurer la concentration de lactate dans la sueur pour montrer l'intensité de l'exercice ou l'état musculaire en temps réel.

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During training, the uncomfortable burning sensation in the muscles is not caused by lactic acid, but by hydrogen ions produced by the pH drop in the body. The fatigue of muscle strength is related to lactic acid, but the cause of discomfort and subsequent residual pain It's more related to acid in the blood, when muscle fatigue usually means acidosis or an increase in the accumulation of lactic acid in the blood.


L'acide lactique n'est pas la cause de la fatigue, mais il est corrélé au déclin de l'entraînement, il peut donc être considéré comme faisant partie d'un recyclage biochimique pour aider à la fatigue.

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Récemment, de nombreux chercheurs ont continuellement étudié la relation entre l'exercice et l'acide lactique et l'application de l'acide lactique dans l'entraînement sportif, et ont obtenu d'excellents résultats. état fonctionnel, etc.


Avec le développement des capteurs portables, la possibilité de mettre en œuvre de manière non-invasive la mesure du lactate dans la sueur et de suivre en continu son évolution pendant l'exercice, en plus de la colorimétrie chimique traditionnelle, semble proche de nous en termes de détection de la teneur en lactate.

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Recently, ACS (American Chemical Society) published an article - Can Wearable Sweat Lactate Sensors Contribute to Sports Physiology? It's incomplete, but exercise physiologists are investigating whether the technology could improve athletic performance while preventing injuries.


Les chercheurs ont déclaré que l'objectif de la technologie des capteurs de lactate est de surveiller la teneur en acide lactique dans le corps humain en temps réel et de la relier à l'état de l'exercice humain, afin de confirmer en temps réel si la force exercée par l'athlète est trop grand ou trop petit, et améliorer l'efficacité de la formation. A l'heure actuelle, l'objectif est encore loin. Il existe également un manque de compréhension de la relation entre la sueur et le lactate sanguin et d'autres biomarqueurs, car il n'y a pas suffisamment de preuves de la relation entre la performance sportive et les concentrations de lactate.

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L'acide lactique est un sous-produit-mesuré par un scientifique du sport ou un entraîneur pour évaluer le niveau de performance athlétique d'un athlète lors de tests de condition physique, et la mesure-en temps réel du lactate dans la sueur, ainsi que d'autres biomarqueurs, permet les séances d'entraînement doivent être soigneusement surveillées et ajustées, ce qui garantit que les athlètes ne s'entraînent pas trop dur ou trop peu, fournissant ainsi le bon régime d'entraînement qui permet à l'athlète de mieux performer à long terme.


La température et le pH affectent souvent les lectures électrochimiques de l'acide lactique, entraînant des mesures bien inférieures aux attentes. Les chercheurs ont donc développé une méthode qui utilise une couche de polymère spécialement conçue à l'extérieur du capteur pour séparer l'acide lactique de la sueur.

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Le polymère empêche les enzymes réactives du capteur de réagir avec quoi que ce soit d'autre que l'acide lactique et permet au capteur de lire des concentrations d'acide lactique plus élevées que celles généralement lues par les capteurs électrochimiques.


The researchers are currently using the technology for physical tests, where blood and sweat measurements correlate with athletic performance in athletes, and sweat samples are taken to validate the sensor's performance in the lab.

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Dans une étude récente, l'Université des sciences et technologies de Tokyo a développé un capteur microfluidique doux et non-irritant pour mesurer la concentration d'acide lactique dans la sueur en temps réel, un appareil portable qui vous aidera lors d'exercices physiques intenses ou surveillez la état de votre corps pendant le travail.


The researchers employed a method called "electron-beam-induced graft polymerization," in which functional molecules are bound to carbon-based materials that can spontaneously bind enzymes.

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Les chercheurs ont transformé le matériau en une encre liquide qui pourrait être utilisée pour imprimer des électrodes. La dernière partie consistait à utiliser un capteur à électrode flexible pour le rendre compatible avec la sérigraphie, un processus léger qui peut être mis à l'échelle. Après avoir terminé le mécanisme de détection, les chercheurs ont étudié Le personnel a conçu un système approprié pour collecter la sueur et la transmettre aux capteurs.


Ceci est réalisé par un micro-système de collecte de la sueur en matériau polydiméthylsiloxane (PDMS), qui comprend plusieurs petites entrées, une sortie et une chambre entre les capteurs, qui peut entrer en contact direct avec la peau.

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The detection of the sensor and its operating range for lactate concentrations have been determined to be suitable for studying the "lactate threshold," the point in time at which aerobic metabolism changes to anaerobic metabolism during exercise.


La surveillance-en temps réel des phénomènes physiques est importante pour des applications connexes telles que la santé humaine et les soins médicaux, et la surveillance des seuils de lactate aidera à optimiser l'entraînement des athlètes et les routines d'exercices pour la réadaptation des patients et des personnes âgées, et à contrôler la progression de mouvement.

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Les chercheurs testent déjà la mise en œuvre du capteur dans des scénarios -réels, et les avancées de cette recherche aideront à développer le domaine des capteurs chimiques portables qui nous aideront à mieux suivre les processus corporels et à rester en bonne santé.


Many studies have shown that lactate testing can help us clarify and understand the principle of training, regulate and control training intensity, assess and predict training level, so lactate is often called "training ruler".

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Le capteur de lactate de sueur a été confirmé comme une solution prometteuse pour surmonter les lacunes typiques de la plupart des tests sanguins.


À l'heure actuelle, avec l'amélioration continue des méthodes de test de l'acide lactique et la tendance au développement professionnel de l'entraînement physique de masse, les tests et l'évaluation de l'acide lactique seront de plus en plus largement utilisés dans les sciences du sport.

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Deux électrodes interdigitées flexibles développées par une société de détection sont basées respectivement sur PI et PET. Utilisant PI/PET pour être flexibles et extensibles, les électrodes peuvent s'adapter étroitement à la peau humaine et sont maintenant largement utilisées dans les appareils portables. Des capteurs tels que la détection de détection de lactate de sueur.


L'électrode interdigitale flexible PI est un film polymère organique, qui est non seulement résistant à l'hydrolyse, aux hautes températures et à la corrosion, mais a également une bonne biocompatibilité et une isolation bénéfique.