Як електроніка рятує життя

Останнім часом спостерігається істотний прогрес у розробці бездротових датчиків, які будуть застосовуватися в самих різних областях, в тому числі в медицині. Такі сенсори ідеально підходять для моніторингу стану пацієнта в режимі реального часу, не доставляючи людині ніяких незручностей. Поки для цього використовується громіздка апаратура, причому аналізи можна проводити тільки в умовах клініки. У результаті захворювання виявляються найчастіше на пізньому етапі розвитку. Бездротові датчики миттєво визначать проблеми зі здоров'ям і дозволять оперативно їх усувати.

Так, американські вчені з Каліфорнійського університету опублікували в науковому журналі Nature статтю, в якій описують нове пристрій, що дозволяє за лічені секунди визначити стан здоров'я людини за молекулярного складу його поту. Як відомо, піт містить багато інформації про здоров'я людини. У режимі реального часу апарат проводить його аналіз і надсилає отримані дані на смартфон. Новий пристрій, що представляє собою крихітний датчик з сенсорами, можна вбудувати в браслет або спортивну пов'язку.

Датчик здатний виявити глюкозу, молочну кислоту, натрій, калій, визначити температуру тіла. За цими даними пристрій виявляє відхилення в стані здоров'я і повідомляє про це за допомогою Bluetooth. Крім фізичного, апарат контролює і психологічний стан людини: ряд маркерів в поті дозволяє визначити, чи є у нього депресія. В майбутньому такий пристрій зможе "повідомити" користувача, що йому потрібно прийняти певну таблетку.

Гаджет схожий, але більш спеціалізований, створили також фахівці з Університету Іллінойсу і Медичної школи Університету Вашингтона. Вони розробили бездротовий датчик, здатний стежити за внутрішньочерепним тиском і температурою мозку. Крихітне пристрій буде використовуватися для контролю стану пацієнта при черепно-мозкових травмах. За допомогою радіохвиль датчик передає точні свідчення тиску і температури по бездротовому каналу зв'язку до зовнішнього пристрою. Після закінчення роботи імплантат буквально розчиняється в організмі, так що його не потрібно видаляти хірургічно і він не викликає імунну реакцію організму.

Це дуже важливий винахід: згідно зі статистикою, в США щорічно близько 50 тисяч людей помирають від черепно-мозкових травм. Контроль мозкового тиску допоможе прийняти термінові заходи і врятувати життя. Поки для вимірювання внутрішньочерепного тиску використовують апаратуру, розроблену ще в 80-х. На базі нової технології буду створені революційні пристрої, які можна використовувати не тільки для контролю стану мозку, але і інших органів. Зараз американські фахівці готуються провести випробування імплантату на пацієнтах.

Команда вчених з Національного дослідницького ради в Римі розробила розумне дзеркало Wize Mirror. Як йдеться у статті в журналі Biosystems Engineering, хоча з вигляду воно не відрізняється від звичайного, всередині укомплектовано 3D-сканерами, мультиспектральными камерами і газовими сенсорами, здатними визначити перші ознаки важких недуг. Діагноз здійснюється за рахунок аналізу міміки, жирової тканини і ступеня блідості шкіри. Одночасно працюють різні датчики: програмне забезпечення для розпізнавання осіб шукає ознаки стресу, газові сенсори беруть зразки дихання і визначають його склад. 3D-сканери аналізують форму особи для контролю коливання ваги, а мультиспектральные камери оцінюють частоту серцевих скорочень і рівень гемоглобіну. В результаті аналізу даних, який проводиться протягом хвилини, дзеркало виводить дані про стан здоров'я, а також рекомендації щодо його поліпшення.

Подібні пристрої допоможуть користувачам заздалегідь дізнатися про розвивається захворювання і вчасно вжити заходів. Також Wize Mirror сприятиме профілактиці захворювань. Клінічні випробування "розумного" дзеркала почнуться вже в цьому році в Італії і Франції. Головна мета - визначити, наскільки свідчення Wize Mirror збігаються з традиційними медичними аналізами.

Вчені з Центру оптичних технологій Ганновера розробили автономний датчик, який допоможе проводити різні молекулярно-біологічні дослідження, в тому числі для виявлення вагітності і спостереження за рівнем цукру в крові. Показання датчика виводяться через додаток на смартфон в режимі реального часу.

Така система дозволяє визначати стан різноманітних рідких середовищ організму: крові, сечі, слини, поту або видихуваного повітря. Додаток також зможе, орієнтуючись на показання сенсора і GPS-сигнал смартфона, знайти найближчу аптеку або лікарню. Такі сенсори, засновані на технології поверхневого плазмонного резонансу, стануть масово використовуватися вже в цьому році. Вчені говорять, що це буде своєрідна мобільна біохімічна лабораторія в смартфоні, що працює не гірше існуючих громіздких установок SPR-діагностики, притому що коштує вона в рази дешевше.

Одним з найбільш оригінальних розробок стали повзунки з мініатюрним датчиком Mimo у формі черепашки, що визначає стан здоров'я немовляти. Технологія, створена інженерами з Бостона, стежить за температурою тіла малюка, диханням і рухом і пересилає всю інформацію у вигляді графіків на смартфон батькам через спеціальний додаток для Android або IOS. Якщо датчик заважає, його можна на час зняти з повзунків, а потім при необхідності повернути на місце. Інформація аналізується й перетворюється у графіки завдяки роботі вбудованого міні-комп'ютера Intel.

Функціональні і смужки на повзунках: уздовж геометричного малюнка розташовуються додаткові мініатюрні датчики для постійного спостереження за диханням дитини і змінами температури його тіла. Якщо в додатку включити режим Timeline, пристрій покаже дані в динаміці за останні 24 години. Систему можна використовувати як радіоняню, включивши режим прослуховування всього, що відбувається в кімнаті малюка. "Розумні" повзунки вже є у продажу, вони рекомендуються для дітей до 12 місяців.