Ученые из Санкт-Петербурга разработали самый компактный в России модуль для измерения сердечного ритма, предназначенный для умных часов, браслетов и подвесок. По словам специалистов, отечественных аналогов таким чипам нет, а их производство станет важным шагом к технологической независимости в области электронных компонентов. До сих пор наши разработчики носимых устройств были вынуждены использовать импортные модули, преимущественно китайского и американского производства, что увеличивало стоимость продукции и создавало дополнительные риски. Впрочем, эксперты отмечают, что импортозамещение одного из компонентов само по себе не устранит отставание отрасли. О том, сможет ли новая разработка составить конкуренцию мировым лидерам рынка и есть ли у России шанс завоевать эту нишу, — в материале «Известий».
Самые маленькие в стране ЭКГ-чипы
Ученые Научно-исследовательского конструкторско-технологического института биотехнических систем (Биотехнический институт) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» создали отечественный OEM-модуль, то есть встраиваемый чип, для носимых устройств, способных регистрировать активность сердца. Разработка превосходит по компактности существующие отечественные аналоги при соизмеримой точности.
Модуль представляет собой миниатюрный чип с расположенными на нем электронными компонентами. Его можно встроить в носимое устройство — смарт-часы, браслеты или подвески, — которое измеряет электрокардиосигнал (ЭКС) каждый день в режиме онлайн.
— Благодаря компактности и низкому энергопотреблению наш модуль может быть встроен в носимые устройства и отслеживать параметры сердечного цикла пользователя в режиме реального времени. Кроме того, мы делали упор на максимально возможное удешевление производства таких модулей при сохранении точности сбора данных ЭКС на уровне ведущих мировых аналогов, — рассказал «Известиям» заместитель директора Биотехнического института СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Егоров.
По словам разработчиков, технология имеет важное значение для достижения технологического суверенитета в здравоохранении и развития одного из перспективных направлений медицины будущего, основанной на непрерывном мониторинге ключевых физиологических показателей организма. Как отметили ученые, внедрение таких решений в широкую клиническую практику потребует развития прогностических моделей на основе искусственного интеллекта, а также создания линейки отечественных компактных устройств. При этом они должны сочетать высокую точность измерений, доступную стоимость и комфорт при повседневном использовании. Именно для таких носимых гаджетов и разработан новый чип.
На сегодняшний день он успешно прошел ряд внутренних лабораторных испытаний. Авторы проекта подали заявку на получение патента.
— Эта разработка — это только один модуль из нашей собственной линейки компонентов для носимых устройств, которые НИКТИ БТС разрабатывает для медицины будущего. Мы планируем, что подобные OEM-модули пойдут в серийное производство отечественных смарт-часов и браслетов и другой носимой электроники для того, чтобы на регулярной основе отслеживать показатели ЭКГ пользователей для управления здоровьем человека через прогностические модели, — отметил директор Биотехнического института СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Шевченко.
Как рассказали в институте, разработка не ограничивается только созданием портативных ЭКГ-устройств. Модуль можно внедрить в руль автомобиля, чтобы измерять параметры работы сердца водителя. В случае каких-либо проблем автоматика могла бы фиксировать опасные ситуации и включать экстренное торможение. Другой пример: идентификация личности по индивидуальным ЭКС-показателям по аналогии с отпечатками пальцев.
Перспективы разработки на рынке
Сама идея миниатюрного OEM-модуля для регистрации ЭКГ в носимых устройствах востребована в медицине, рассказал «Известиям» профессор, врач-кардиолог «Инвитро» Алексей Никитин. По его словам, в повседневной практике врачи регулярно сталкиваются с пароксизмальными нарушениями ритма — прежде всего фибрилляцией предсердий, — которые крайне сложно поймать на стандартной ЭКГ или даже суточном холтеровском мониторировании.
— Устройство, которое пациент носит постоянно, теоретически способно зафиксировать эпизод аритмии именно в момент его возникновения, что имеет реальную клиническую ценность. Но превратится ли модуль в полезный медицинский инструмент, покажут данные о технических характеристиках, результаты клинической валидации и прохождение регистрации, — отметил медик.
Этот проект — правильный шаг в сторону компонентной независимости, однако с инженерной точки зрения ему еще предстоит пройти несколько ключевых этапов, рассказала «Известиям» руководитель компании SafeTech Анна Котлова. По ее словам, необходимо подтвердить заявленные технические характеристики, обеспечить отечественную компонентную базу и наладить серийное производство.
— Российские разработчики носимой электроники долгие годы работают либо на покупных китайских или американских модулях, либо собирают схемы с нуля под конкретную задачу. Это дорого, долго и немасштабируемо. Но следует понимать, что между лабораторным прототипом и промышленной партией в 10–50 тыс. штук — пропасть,— отметила эксперт.
В РФ фактически нет массового производства потребительских смарт-часов или фитнес-браслетов, которые можно было бы укомплектовать этим чипом, рассказала организатор клуба «Цифровая медицина» ИЦ «Хелснет» НТИ София Гольдберг.
— Развитие массового сегмента устройств для мониторинга здоровья, включая гаджеты с функцией ЭКГ, сдерживает не столько отсутствие собственной элементной базы, сколько другие факторы: сложность разработки алгоритмов, регуляторные барьеры и высокая конкуренция со стороны зарубежных брендов, в том числе в бюджетном сегменте. Поэтому импортозамещение одного компонента вряд ли сможет кардинально изменить ситуацию на рынке, — считает она.
По словам Алексея Никитина, разработка закрывает важную нишу в сфере локального производства электронных компонентов. Однако как готовое решение для медицинской диагностики она пока уступает продуктам Apple и Samsung — прежде всего с точки зрения клинической валидации, а также алгоритмов обработки и интерпретации больших массивов медицинских данных.
Разработка OEM-модуля выполнена в рамках реализации программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет-2030».