Учёные создали устройство, которое может действовать как крошечный источник ультразвука
Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего изобрели клейкий эластичный пластырь, способный выполнять ультразвуковые исследования, но пока не ждите никаких детских снимков. Даже без социальных сетей новые носимые устройства вскоре могут стать чрезвычайно полезным инструментом для широкого спектра процедур медицинского мониторинга.
Как подробно описано в статье, опубликованной в прошлый понедельник в журнале Nature Biomedical Engineering, группа под руководством профессора наноинженерии Шэн Сюй разработала крошечное носимое устройство, способное измерять жесткость тканей на глубине до 4 сантиметров под кожей с пространственным разрешением 0,5 миллиметра. В своем заявлении соавтор исследования и постдокторант Хунцзе Ху объяснил, что группа «интегрировала множество ультразвуковых элементов в мягкую эластомерную матрицу и использовала волнистые змеевидные растягивающиеся электроды для соединения этих элементов», создав таким образом удобный пластырь для портативного медицинского мониторинга.
Согласно статье команды, устройство состоит из массива преобразователей размером 16 на 16 мм, соединенных через семислойный электрод. Все это защищено водонепроницаемым и биосовместимым силиконовым эластомером. Защитный слой из композита серебра и эпоксидной смолы помогает поглощать чрезмерные вибрации, расширяя возможности полосы пропускания и улучшая разрешение.
В целом пластырь удобно прилегает и «акустически соединяется» с кожей пациента, позволяя получать повторяющиеся трехмерные изображения подлежащих тканей. По сравнению с традиционной ультразвуковой технологией новый пластырь позволяет проводить мониторинг за пределами больницы и устраняет необходимость в помощи персонала. «Это позволяет пациентам постоянно контролировать состояние своего здоровья в любое время и в любом месте», — добавил Ху.
Одна серьезная проблема, с которой первоначально столкнулась команда, заключалась в фактическом производстве пластыря. Традиционные методы изготовления часто требуют процедур высокотемпературного соединения, которые термически повреждают чувствительность устройства. Чтобы решить эту проблему, команда Сюй заменила паяльную пасту своего пластыря на проводящую эпоксидную смолу, которая склеивалась при комнатной температуре, что позволило избежать проблем, связанных с ожогами.
Пластырь команды уже показывает многообещающие результаты в ряде областей медицины и исследований. Среди потенциальных применений: мониторинг развития раковых клеток, которые часто затвердевают по мере распространения; оценка спортивных травм, затрагивающих сухожилия, связки и мышцы; и анализ эффективности лечения печени и сердечно-сосудистых заболеваний наряду с результатами химиотерапии. Согласно заявлению Калифорнийского университета в Сан-Диего, возможность постоянного мониторинга этих проблем со здоровьем может помочь избежать ошибочных диагнозов и смертельных исходов, а также снизить затраты за счет новой неинвазивной альтернативы традиционным больничным процедурам.