За последние пару лет сегмент носимых устройств - смарт-часов и фитнес-браслетов - похоже, застопорился в плане внедрения новых возможностей биосенсинга. Да, инженерия в ее миниатюрной форме не так проста, но в то же время мы видели несколько поразительных достижений, нацеленных на носимые устройства.
Последнее из них принадлежит специалистам из Наньянского технологического университета в Сингапуре. Команда разработала пластырь, похожий на лейкопластырь, способный анализировать пот и находить биомаркеры. В области микрофлюидики пот рассматривается как золотая жила для получения данных о состоянии здоровья и как следующий большой путь для носимых технологий.
В исследовательской работе, опубликованной в журнале Analytical Chemistry, команда специалистов описывает пленку на основе гидрогеля с отдельными химическими емкостями для определения уровня лактата, мочевины и глюкозы в поте. Метод полностью неинвазивный, то есть все данные анализируются по поту, выступающему на коже после любой тренировки.
В повязку встроен крошечный лазер, который является сердцем датчика. Этот узел обернут крошечными капельками жидкого кристалла, который помогает контролировать работу лазера. Затем эти капельки, наполненные лазером, были помещены на мягкий, желеобразный материал, называемый гидрогелем, который делает пластырь гибким и удобным для ношения.
Команда утверждает, что это первый в своем роде носимый датчик, который может обнаруживать и измерять различные химические вещества в поте с невероятной точностью. Особенностью пластыря является то, что он способен улавливать широкий спектр этих химических веществ - от совсем крошечных количеств до гораздо больших концентраций.
При нанесении на кожу он использует свет лазера для обнаружения и измерения определенных химических веществ или субстанций в организме. В данном случае биомаркерами являются мочевина, глюкоза и лактат. Самое приятное, что этот пластырь может выдать результаты анализа всего за несколько минут, избавляя пользователя от необходимости посещать клинику или возиться с громоздкими аппаратами.
А вот и самое интересное. Достаточно посветить на повязку, и смартфон проведет анализ. Команда полагается на приложение, которое считывает данные о колебаниях света и интерпретирует их. «В реальных экспериментах пластырь успешно улавливал крошечные колебания уровня глюкозы, лактата и мочевины в поту вплоть до 0,001 миллиметра (мм), что в 100 раз лучше, чем у существующих аналогичных технологий», - утверждает команда.
Наша инновация представляет собой неинвазивный, быстрый и эффективный способ контроля состояния здоровья для пациентов с диабетом». Объединив микролазер с мягкой гидрогелевой пленкой, мы продемонстрировали возможность использования носимого лазера для более приятного мониторинга здоровья пациентов», - объясняет профессор Чен Ю-Ченг из Школы электротехники и электроники (EEE).
Из упомянутых выше биомаркеров глюкоза в настоящее время является горячей мишенью для таких гигантов, как Apple и Samsung. Однако ни одна из компаний пока не довела до совершенства технологию анализа глюкозы на базе смарт-часов, и может пройти немало времени, прежде чем мы увидим ее на рынке. Гонка очень напряженная, и это вполне заслуженно.
В настоящее время для анализа уровня глюкозы в крови в домашних условиях требуется уколоть кожу и взять каплю для химического анализа. Это инвазивный метод, и не всем он подходит. Это также объясняет, почему несколько команд исследуют способы анализа уровня глюкозы в крови с помощью светодиодов - таких, какие мы видим на биосенсорах смарт-часов.
Гибкая кожа, разработанная командой NTU, - это шаг в правильном направлении. Это недорогое и одноразовое решение, и, согласно исследовательской статье, «диапазон обнаруживаемых биомолекул может быть расширен, например, лекарства, выделяемые с потом, патологические химические вещества и другие».
В контексте смарт-часов, обладающих подобными возможностями, этот вариант больше похож на временное решение. Я обратился к команде, создавшей биосенсорный пластырь, и они сказали мне, что он не может быть интегрирован в форм-фактор смарт-часов или фитнес-бандажа. Это связано в первую очередь с моделью сенсора.
«Поскольку разработанный датчик не является многоразовым, он не подходит для установки на смарт-часы, особенно если учесть, что технология основана на химических веществах. Носимые устройства в основном подходят для физических сигналов, таких как сердцебиение, давление и т.д., поскольку для их измерения не требуется жидкость», - рассказали Digital Trends эксперты NTU.
Но независимо от того, удастся ли интегрировать этот патч в смарт-часы, потенциал у него огромный. Почему бы не рассматривать его как продукт собственного класса? Многие бренды, например Ultrahuman, уже предлагают оснащенные датчиками кожные пластыри для мониторинга состояния здоровья при подключении к телефону.
Кроме того, существует аспект универсальности. Умный пластырь, разработанный командой NTU, уже может обнаруживать два дополнительных класса биомолекул: лактат и мочевину. Более того, изменяя состав капель холестерического жидкого кристалла (ХЖК) в гидрогелевой пленке, пластырь может обнаруживать еще больше биомолекул.
Возьмем, к примеру, мочевину. Существует сильная корреляция между уровнем мочевины в поту и проблемами, связанными с диабетом, а также она свидетельствует о проблемах с почками. Интересно, что в статье, опубликованной в журнале Physiological Measurement, подробно описывается подход к измерению уровня мочевины в поте с помощью светового сенсора - примерно как в смарт-часах.
Далее - уровень лактата. Анализ уровня лактата может стать находкой для спортсменов, поскольку это химическое вещество в поте используется для измерения интенсивности тренировок и спортивных результатов. Интересно, что в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, говорится о возможности неинвазивного непрерывного анализа уровня лактата в поту с помощью специального биосенсора.
Также были разработаны эпидермальные и электродные неинвазивные пластыри. Множество исследований подтверждают, что мы находимся на пороге очередного скачка в области носимых биосенсоров.
Все, что нам нужно, - это бренд, готовый экспериментировать с новой категорией продуктов или опираться на исследования, которые относятся к сфере их разработок в области смарт-часов и браслетов. И, конечно же, соблюдать этические нормы, в отличие от того ада, который разразился после уродливого судебного процесса между Apple и Masimo по поводу запатентованных носимых технологий, который привел к запрету на продажу часов Apple.
Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на нее, чтобы не пропустить новые полезные статьи!
Вы также можете читать меня в:
- Telegram: https://t.me/gergenshin
- Яндекс Дзен: https://dzen.ru/gergen
- Официальный сайт: https://www-genshin.ru
