Le bracelet BeOne est l'évolution du e-patch développé depuis 2016. Il a été conçu pour mesurer des biomarqueurs spécifiques dans la sueur et va bien au-delà de la simple indication des pertes de sueur et d'électrolytes. Il est capable d'analyser la concentration de NaCl dans la sueur au fil du temps. Les algorithmes propriétaires de Machine Learning et d'Intelligence Artificielle de Belab prennent plusieurs étapes pour extrapoler les données brutes en informations utiles pour l'utilisateur final, comprendre comment le corps s'adapte à l'exercice au fil du temps et même prédire l'évolution de vos performances...
Bien que nos tests aient été principalement menés en interne pour protéger notre algorithme propriétaire, nous prévoyons de réaliser des études de validation publiques et impartiales à l'avenir.
RÉSUMÉ :
Cet article résume le vaste corpus de travail de validation interne - méthode de mesure et processus de calibration pour passer des courants à la concentration de la solution mesurée. Belab a mis en œuvre un véritable conductimètre micro-fluidique bi-canal pour une véritable mesure.
Il développe une mesure dynamique à deux points de la sueur circulant dans un canal microfluidique. Sur l'image suivante, vous pouvez voir les collecteurs.
Cet appareil peut mesurer des solutions de NaCl de 0 à 130 mM. Les deux paires d'électrodes disposées le long du canal microfluidique à travers lequel la sueur s'écoule sont stimulées par un courant alternatif de 200 kHz et 215 mV. Nos résultats démontrent que l'appareil BeOne mesure avec précision les concentrations de NaCl, atteignant une précision supérieure à 90% (c'est-à-dire une précision de moins de 2,5 mM dans la plage de 5 à 50 mM, et de moins de 8 mM dans la plage de 90 à 130 mM).
INTRODUCTION :
L'évaporation de la sueur est un processus clé dans la régulation de la température corporelle humaine. La perte d'eau et de chlorure de sodium (NaCl) par la sueur peut varier considérablement entre différents individus et même pour le même individu dans des conditions différentes. Pendant une activité physique prolongée et intense, surtout dans des environnements chauds, une transpiration excessive peut entraîner des déséquilibres importants en eau et en électrolytes, ce qui peut affecter négativement la performance physique.
Bien que la perte d'eau puisse être estimée en mesurant le poids corporel avant et après l'exercice, déterminer la perte de NaCl dans la sueur est plus complexe. Les analyseurs de sueur commerciaux traditionnels nécessitent généralement des installations fixes et impliquent la collecte d'échantillons de sueur à l'aide de patchs ou de systèmes microfluidiques directement sur la peau. Ces échantillons sont ensuite analysés en laboratoire à l'aide de techniques comme la chromatographie ionique ou la mesure de la conductivité. Cependant, ces méthodes présentent des inconvénients, notamment des risques de contamination, des problèmes d'évaporation, des défaillances potentielles des adhésifs, des réactions allergiques, le besoin d'équipements coûteux et de compétences spécialisées en laboratoire. De plus, elles ne fournissent pas de rétroaction en temps réel, ce qui est crucial pour les athlètes afin de gérer efficacement leur niveau d'hydratation.
Les avancées récentes dans la technologie des biocapteurs ont ouvert la voie à divers dispositifs de mesure du sodium en temps réel. En s'appuyant sur ces innovations, nous avons développé le bracelet BeOne, un dispositif non invasif qui se connecte à une application smartphone via Bluetooth pour l'affichage et l'analyse des données. Ce bracelet est conçu pour mesurer avec précision les concentrations de NaCl dans la sueur dans une plage de 0 à 130 mM. Il utilise deux ensembles d'électrodes microfluidiques doubles stimulées à 200 kHz pour une détection précise. L'objectif principal du bracelet BeOne est d'estimer le débit de sueur en mesurant les conductivités entre deux paires d'électrodes espacées de 1 cm. Cette étude vise à calibrer le dispositif BeOne pour des mesures précises des concentrations de NaCl.
MATÉRIELS ET MÉTHODE :
Un analyseur de NaCl Sweat-Check (WESCOR®, USA) a été calibré avec des solutions de contrôle de NaCl (Elitech GROUP, USA). Une solution stock de NaCl de 2 M a été diluée et contrôlée de 5 à 130 mM, en se basant sur les concentrations typiques de sueur humaine (10-90 mM). Chaque solution a été testée dans 5 électrodes doubles microfluidiques du BeOne, stimulées avec un courant alternatif (AC) de 230 mV à 200 kHz.
Mesures
Le bracelet BeOne utilise une technique de mesure basée sur le gain avec un diviseur de tension et une résistance de 401 ohms pour comparer les courants d'entrée et de sortie : Vcc{i} et Veff{i}. La variable d'agrégation du courant, Y{i}, représente la proportion de courant absorbée par la solution, calculée comme suit :
\[ Y_{i} = \frac{Vcc_{i} - Veff_{i}}{Vcc_{i}} \]
La conversion de Y en concentration de NaCl utilise des équations dérivées des mesures de calibration.
Analyse Statistique
Une régression linéaire a déterminé la relation entre la concentration de NaCl et la conductivité de la sueur mesurée par BeOne. La force de la prédiction a été évaluée via le coefficient de détermination (R^2) d'une ligne de tendance polynomiale de quatrième degré.
RÉSULTATS :
Tableau 1 montre les mesures de concentration de sueur de BeOne pour des solutions de NaCl allant de 0 à 130 mM. BeOne mesure les variations de courant relatif Y{i} allant de 0 à 76% avec un écart-type inférieur à 0,015. La relation entre la conductivité et la concentration de NaCl est présentée dans la Figure 4, avec les équations suivantes pour les électrodes 1 et 2 :
Les valeurs de R^2 pour ces relations sont de 0,9998 pour l'électrode 1 et de 0,9994 pour l'électrode 2. La Figure 5 montre la relation entre les concentrations de NaCl mesurées et celles des solutions.
CONCLUSION :
Le bracelet BeOne fournit des mesures précises en temps réel de la concentration de NaCl dans la sueur, avec une précision inférieure à 2,5 mM dans la plage de 5 à 50 mM et inférieure à 8 mM dans la plage de 90 à 130 mM. Cette précision est proche de celle de l'analyseur Sweat-Check pour des concentrations inférieures à 50 mM. Chaque unité BeOne sera calibrée pour garantir la cohérence des mesures. Nos résultats démontrent que les paires d'électrodes doubles de BeOne offrent des mesures précises en temps réel pour déterminer la concentration de NaCl dans la sueur.