Біосенсори Ваше татуювання показує, як у вас справи
Станом на 16 червня 2017 року, 11:07
Цукровий діабет є широко розповсюдженою хворобою: багатьом постраждалим людям доводиться постійно контролювати рівень цукру в крові. Це може дратувати в довгостроковій перспективі. Наскільки практичним було б, якби погляд на шкіру виявив, як справи у твого власного тіла?! Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) та Гарвардської медичної школи розробили чорнило для татуювання, яке має зробити це можливим завдяки так званим біосенсорам: він змінює колір, коли значення крові змінюється.
За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, близько 422 мільйонів людей у всьому світі страждають на діабет. Всім їм потрібно вимірювати рівень цукру в крові кілька разів на день. Для цього вони повинні колотись: потрібна крапля крові з кінчика пальця. Однак для тих, хто боїться загоряння голки в шкірі, можлива альтернатива, яку нещодавно представили американські дослідники, не буде такою: татуювання повинні показати, як ідуть справи з рівнем цукру в крові. Велика перевага: Пацієнт не може забути виміряти, татуювання реагує само собою, оскільки змінює колір, якщо щось не так.
Біосенсори аналізують тканинну рідину
Чорнило під назвою "Dermal Abyss Ink" містить так звані біосенсори, які можуть вимірювати рівень рН, а також рівень цукру та натрію в крові. Чорнило не пов’язане безпосередньо з кровотоком, але відслідковує тканинну рідину, яка оточує клітини в тканині тіла - інтерстиціальну рідину. Крім води, він також містить такі речовини, як цукор, амінокислоти та гормони у розчиненому вигляді.
Якщо значення в крові змінюються, колір татуювання також змінюється: якщо значення рН зростає, воно стає рожевим або фіолетовим, якщо вміст натрію збільшується, воно стає зеленим, а якщо в крові занадто багато глюкози, воно стає коричневим . Шкіра стає, так би мовити, показником показника крові.
На даний момент чорнило все ще перебуває у фазі випробування. Спочатку вчені тестують їх на свинячій шкірі. Він дуже схожий на шкіру людини, а також використовується майстрами татуювання для практики. Американські дослідники повідомляють, що перші спроби вже були успішними. У майбутньому чорнило може допомогти швидше діагностувати захворювання. Але для цього пацієнтам слід бути готовими зробити татуювання: врешті-решт, форму та мотив можна тоді вільно вибирати, як і будь-яку іншу татуювання.
Відео: DermalAbyss - можливості біосенсорів як татуйованого інтерфейсного посилання на WWW
Гіпс замість татуювання?
Але чи справді обов’язково робити татуювання, щоб скористатися перевагами таких біосенсорів? Вчені також працюють над іншими цілями. Це також могла б застосовувати речовини, які вимірюють функції організму, на шкіру - наприклад, за допомогою певного пластиру.
Така технологія досліджується в Технічному університеті Ільменау: тут нанотехнолог Хайко Якобс працює над еластичними мікросхемами - друкованими платами, що дозволяють абсолютно нові пристрої та додатки. Вони повністю гнучкі та гнучкі, як гума. Вони прилягають до будь-якої поверхні - будь то метал або шкіра людини - і ви можете пом’яти їх, як пилюку. Люди Ільменау досліджують, як можна оптимально оснастити основний матеріал силіконом відповідною технологією, оскільки електричні ланцюги всередині не повинні розриватися при розриві, скручуванні, згинанні та стисканні. Частина рішення: компоненти, які є якомога меншими.
Якщо розглянути такий носій і найдрібніші деталі, то вони знаходяться в межах одного міліметра. Ми розробили технології, які дозволяють розміщувати мікроскопічні чіпи.
Хайко Якобс, нанотехнолог, ТУ Ільменау
Крихітні чіпси від Ільменау настільки малі, що ви вже не можете їх побачити неозброєним оком, додає нанотехнолог. За допомогою гнучких друкованих плат можна, серед іншого, розробити такий тип електронної шкіри, який постійно вимірює стан нашого здоров’я. Потім інформація потрапляє на смартфон або, в майбутньому, безпосередньо на екран гнучкого чіпа. Для цього вченим ще належить вирішити проблему: поки що в матеріал можна вбудувати лише один рівень - але для відображення потрібно кілька рівнів. Хейко Джейкобс підрахував, що до того, як технологія буде готова, пройде десять років.
Сучасні дослідження в ТУ Ільменау Фішка майбутнього - як електронна шкіра
Сорочка EKG
Отже, поки не з’явиться друга електронна шкіра для людей, вони повинні надіти щось, що може вимірювати життєві функції організму. Одне з таких винаходів, яке вже вийшло на ринок, походить від Інституту інтегральних мікросхем Фраунгофера (IIS). На перший погляд, це проста футболка. Але "FitnessSHIRT" робить ЕКГ у реальному часі: серед іншого вимірює частоту серцевих скорочень, частоту дихання або вдиху та видиху.
Високотехнологічна сорочка оснащена провідними текстильними електродами, які інтегровані в тканину одягу. Вони фіксують електричну активність серцевого м’яза. Крім того, гнучка стрічка на грудях фіксує дихальні рухи. Ці дані передаються на комп’ютер і оцінюються. Цей пристрій розміром зі смартфон можна прикріпити до сорочки за допомогою защіпок.
Потім спортсмени можуть використовувати ці дані, наприклад, для діагностики продуктивності та контролю тренувань. Але сорочка може навіть підвищити безпеку рятувальників: Завдяки постійному контролю за серцевою та дихальною функціями, пожежники можуть бути попереджені рано в критичних ситуаціях під час їхніх операцій та своєчасно врятувати своїх колег у разі небезпеки. Також можливе медичне використання: за пацієнтами з ризиком можна легко спостерігати - наприклад, у випадку серцево-судинних захворювань. А для пацієнтів, які перебувають на реабілітації, сорочка стане можливістю відразу визнати межі фізичного стресу.
Носні засоби контролюють життєво важливі функції
Так звані носимі пристрої - тобто портативні комп'ютерні системи, які прикріплюються до тіла користувача під час використання - стають все більш важливими в медицині. Перш за все, вони використовуються для моніторингу життєво важливих функцій пацієнтів та обробки цих даних у режимі реального часу, оскільки вони економлять гроші та час. Зазвичай пацієнтам слід спочатку відвідати лікаря або лабораторію, де потім слід провести відповідні обстеження - це стає зайвим при постійному моніторингу за допомогою портативної технології.
Одним із прикладів такого носіння є компанія Texas Instruments. Конструкція під назвою "Multi-Parameter Bio-Signal-Monitor" була розроблена для домашнього моніторингу пацієнтів і реєструє численні біосигнали, такі як ЕКГ, частота серцевих скорочень, частота дихання, температура шкіри та кількість кроків. Т-подібний пристрій, який можна носити, прикріплений до грудей пацієнта. За словами розробників, він був розроблений на основі гнучких підкладок, щоб він міг адаптуватися до людського організму.
Потім записані дані передаються бездротовим способом на смартфон за допомогою технології NFC. І це, навіть незважаючи на те, що пристрій Texas Instruments - це одноразове носіння, виготовлене з картону: Пристрій одноразового використання повинно сприяти безпеці пацієнта, оскільки багаторазове використання медичних пристроїв може також призвести до зараження мікробними лікарнями.