Как электроника спасает жизнь

В последнее время наблюдается существенный прогресс в разработке беспроводных датчиков, которые будут применяться в самых разных областях, в том числе в медицине. Такие сенсоры идеально подходят для мониторинга состояния пациента в режиме реального времени, не доставляя человеку никаких неудобств. Пока для этого используется громоздкая аппаратура, причем анализы можно проводить только в условиях клиники. В итоге заболевания выявляются зачастую на позднем этапе развития. Беспроводные датчики мгновенно определят проблемы со здоровьем и позволят оперативно их устранять.

Так, американские ученые из Калифорнийского университета опубликовали в научном журнале Nature статью, в которой описывают новое устройство, позволяющее за считанные секунды определить состояние здоровья человека по молекулярному составу его пота. Как известно, пот содержит много информации о здоровье человека. В режиме реального времени аппарат проводит его анализ и отправляет полученные данные на смартфон. Новое устройство, представляющее собой крошечный датчик с сенсорами, можно встроить в браслет или спортивную повязку.

Датчик способен  выявить глюкозу, молочную кислоту, натрий, калий, определить температуру тела. По этим данным устройство выявляет отклонения в состоянии здоровья и сообщает об этом с помощью Bluetooth. Кроме физического, аппарат контролирует и психологическое состояние человека: ряд маркеров в поте позволяет определить, есть ли у него депрессия. В будущем такое устройство сможет "сообщить" пользователю, что ему нужно принять определенную таблетку.

Похожий гаджет, но более специализированный, создали также специалисты из Университета Иллинойса и Медицинской школы Университета Вашингтона. Они разработали беспроводной датчик, способный следить за внутричерепным давлением и температурой мозга. Крошечное устройство будет использоваться для контроля состояния пациента при черепно-мозговых травмах. С помощью радиоволн датчик передает точные показания давления и температуры по беспроводному каналу связи к внешнему устройству. После окончания работы имплантат буквально растворяется в организме, так что его не нужно хирургически удалять и он не вызывает иммунную реакцию организма.

Это очень важное изобретение: согласно статистике, в США ежегодно около 50 тысяч людей умирают от черепно-мозговых травм. Контроль мозгового давления поможет принять срочные меры и спасти жизнь. Пока для измерения внутричерепного давления используют аппаратуру, разработанную еще в 80-х. На базе новой технологии буду созданы революционные устройства, которые можно использовать не только для контроля состояния мозга, но и других органов. Сейчас американские специалисты готовятся провести испытания имплантата на пациентах.

Команда ученых из Национального исследовательского совета в Риме разработала умное зеркало Wize Mirror. Как говорится в статье в журнале Biosystems Engineering, хотя с виду оно не отличается от обычного, внутри укомплектовано 3D-сканерами, мультиспектральными камерами и газовыми сенсорами, способными определить первые признаки тяжелых недугов. Диагноз осуществляется за счет анализа мимики, жировой ткани и степени бледности кожи. Одновременно работают разные датчики: программное обеспечение для распознавания лиц ищет признаки стресса, газовые сенсоры берут образцы дыхания и определяют его состав. 3D-сканеры анализируют форму лица для контроля колебания веса, а мультиспектральные камеры оценивают частоту сердечных сокращений и уровень гемоглобина. В результате анализа данных, который проводится на протяжении минуты, зеркало выводит данные о состоянии здоровья, а также рекомендации по его улучшению.

Подобные устройства помогут пользователям заранее узнать о развивающемся заболевании и вовремя принять меры. Также Wize Mirror поспособствует профилактике заболеваний. Клинические испытания "умного" зеркала начнутся уже в этом году в Италии и Франции. Главная цель - определить, насколько показания Wize Mirror совпадают с традиционными медицинскими анализами.

Ученые из Центра оптических технологий Ганновера разработали автономный датчик, который поможет проводить самые разные молекулярно-биологические исследования, в том числе для выявления беременности и слежения за уровнем сахара в крови. Показания датчика  выводятся через приложение на смартфоне в режиме реального времени.

Такая система позволяет определять состояние разнообразных жидких сред организма: крови, мочи, слюны, пота или выдыхаемого воздуха. Приложение также сможет, ориентируясь на показания сенсора и GPS-сигнал смартфона, найти ближайшую аптеку или больницу. Такие сенсоры, основанные на технологии поверхностного плазмонного резонанса, станут массово использоваться уже в этом году. Ученые говорят, что это будет своеобразная мобильная биохимическая лаборатория в смартфоне, работающая не хуже существующих громоздких установок SPR-диагностики, притом что стоит она в разы дешевле.

Одним из самых оригинальных разработок стали ползунки с миниатюрным датчиком Mimo в форме черепашки, определяющим состояние здоровья младенца. Технология, созданная инженерами из Бостона, следит за температурой тела малыша, дыханием и движением и пересылает всю информацию в виде графиков на смартфон родителям через специальное приложение для Android или IOS. Если датчик мешает, его можно на время снять с ползунков, а затем при необходимости вернуть на место. Информация анализируется и преобразуется в графики благодаря работе встроенного мини-компьютера Intel.

Функциональны и полоски на ползунках: вдоль геометрического рисунка располагаются дополнительные миниатюрные датчики для постоянного слежения за дыханием ребенка и изменениями температуры его тела. Если в приложении включить режим Timeline, устройство покажет данные в динамике за последние 24 часа. Систему можно использовать и как радионяню, включив режим прослушивания всего, что происходит в комнате малыша. "Умные" ползунки уже есть в продаже, они рекомендуются  для детей до 12 месяцев.