Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего придумали умную наклейку. Она следит за уровнем витамина C в организме по поту с кончиков пальцев. Никаких уколов, походов в лабораторию или батареек. Гибкий стикер клеится на внешнюю сторону кружки. Человек берется за стакан — и наклейка собирает немного пота с пальцев. Через несколько минут система получает из этого пота достаточно энергии, чтобы проанализировать его на витамин C и отправить результат на ближайший ноутбук.

Разработка вышла в журнале Biosensors and Bioelectronics.

Один из авторов работы, профессор Патрик Мерсье из Калифорнийского университета в Сан-Диего, говорит: обычные чашки и бутылки становятся умными датчиками. Человек получает данные о здоровье в реальном времени и ничего не меняет в своем распорядке дня. Мы идем к миру незаметных устройств — они не мешают, их почти не видно, вы даже не замечаете, что пользуетесь ими. Просто живете обычной жизнью, а ваша кружка выдает вам кучу полезной информации.

Во всем мире миллионы людей страдают от нехватки витаминов и микроэлементов. Витамин C важен для иммунитета, заживления тканей и усвоения железа. Но проверять его уровень сейчас можно только через кровь. Для этого нужно специальное оборудование в лаборатории. В США один тест стоит около 50 долларов. Из-за этих препятствий мало кто может проверять витамин C часто.

Новая наклейка — простая и дешевая замена. В ее основе — гибкая липкая полимерная пленка с напечатанными электронными компонентами. Подушечка из гидрогеля собирает пот с пальцев. Встроенный биотопливный элемент превращает химические вещества из пота в электричество. Оно питает маленькую печатную плату и датчик витамина C. Плата считывает сигналы датчика и отправляет данные через Bluetooth с низким энергопотреблением.

Мерсье объясняет: большинство людей получают снимок своего здоровья раз в год у врача. Но наше тело меняется гораздо чаще. Мы хотим, чтобы доступ к медицинским данным был таким же частым и легким, как утренняя чашка кофе или стакан апельсинового сока.

Особенность наклейки — она вырабатывает энергию без физической нагрузки. Кончики пальцев хоть и маленькие, но выделяют очень много пота. На каждом пальце больше тысячи потовых желез. Пальцы производят в 100–1000 раз больше пота, чем большинство других участков тела. Даже когда человек сидит без движения, естественная испарина дает непрерывный источник энергии.

Раз система не требует батареек, её можно делать дёшево — возможно, за несколько центов за штуку. Низкая цена позволит сделать будущие версии одноразовыми и доступными даже в бедных регионах.

Над проектом вместе работали лаборатории Мерсье и Джозефа Ванга. Ванга — профессор кафедры химической и наноинженерии того же университета. Его команда раньше создала татуировки-датчики и носимые устройства на пальцах, работающие от пота. А лаборатория Мерсье разрабатывает сверхэкономичные беспроводные системы без батареек.

В тестах наклейку прилепили на одноразовый стаканчик. Она точно отслеживала изменения уровня витамина C после того, как люди выпивали добавку или апельсиновый сок. Устройство питалось больше двух часов исключительно энергией из пота.

Джозеф Ванг назвал разработку изящным продолжением их прежней технологии. Раньше они брали пот с кончиков пальцев, но датчики крепились прямо на кожу. Теперь датчики переезжают на поверхность кружек и бутылок. Так они расширяют границы носимой электроники.

В планах команды — научить технологию измерять другие витамины и биохимические вещества. Будущие версии смогут отправлять показания прямо на смартфон или умные часы.

Доступность по цене

Производство одного стикера может стоить несколько центов. Это в сотни раз дешевле лабораторного теста за 50 долларов. Такая цена делает массовое использование реальным даже для людей с низким доходом. Но важно понимать: финальная цена для покупателя пока неизвестна, и в неё войдут упаковка, доставка и наценка.

Что было до этого прорыва

Сама по себе технология сбора энергии из пота на кончиках пальцев — не с нуля. Команда Ванга уже показывала похожие устройства в 2021–2023 годах. Тогда датчики крепили прямо на палец и измеряли глюкозу или витамин C. Нынешняя работа — маленький, но умный шажок: они перенесли сенсор с кожи на стакан. Это не переворот в физике, а удачное инженерное решение. Главное новшество — удобство для обычного человека, которому не нужно ничего клеить на себя.

Этика, возможный вред и срок вывода на рынок

С этической точки зрения рисков почти нет. Наклейка не вживляется в тело, не использует иглы и не требует активного участия человека. Единственный гипотетический вред: если гидрогель или материалы наклейки вызовут раздражение при длительном контакте с кожей. Но устройство контактирует с пальцами всего несколько минут, пока человек держит кружку. Вреда для здоровья ожидать не стоит. Более тонкий вопрос — приватность. Беспроводная передача данных на ноутбук или смартфон теоретически может быть перехвачена. Разработчики об этом пока не говорят.

В научных статьях обычно не указывают точных дат выхода на рынок. Если судить по темпу коммерциализации похожих разработок из лабораторий, пройдёт от двух до пяти лет. Сначала создадут прототип для нескольких витаминов сразу, потом наладят массовое производство, потом получат медицинские разрешения (если устройство позиционируют как медицинское). Для простого любопытства или оценки своего питания разрешения не нужны — такие устройства могут выйти быстрее.

Сравнение с аналогами

Прямых аналогов нет. Есть одноразовые тест-полоски для мочи (измеряют витамин C, но нужна моча, а не пот). Есть носимые патчи на кожу (содержат батарейку и стоят дороже). Есть лабораторные тесты по капле крови из пальца (точно, но болезненно). У новой наклейки преимущества:

• Не требует батарейки.
• Не надо прокалывать палец.
• Не надо носить на себе — нужно просто наклеить на чашку.

Недостаток по сравнению с лабораторией — точность пока ниже, и измеряется только один витамин.

Ограничения исследования

Вся штука в том, что пот выделяется не постоянно и не у всех одинаково. Кто-то пьет чай, держа кружку двумя пальцами, а кто-то  — всей ладонью. В сухом помещении или зимой пот на пальцах может быть слишком слабым, чтобы устройство запустилось. Разработчики пишут, что устройство работало больше двух часов. Но в реальной жизни вы держите кружку несколько минут, а не часов. За это время успеет ли наклейка набрать достаточно пота, запустить анализ и отправить данные? В статье не уточняют минимальное время захвата кружки. Если нужны две минуты непрерывного контакта, это уже неудобно — большинство людей делает глотки и ставят стакан. Вторая слабость: устройство одноразовое. После одного-двух использований гидрогель высохнет или загрязнится. Получается, на каждый анализ — новая наклейка. Это не страшно при цене в несколько центов, но создаёт мусор.

Ранее ученые разработали напалечный трекер здоровья, питаемый потом.