Dojenčki na oddelku za intenzivno nego novorojenčkov (NICU) so drobni, krhki in prekriti z žicami. Žice za spremljanje srčnega utripa, žice za spremljanje krvnega tlaka, žice za spremljanje temperature, žice za spremljanje oksigenacije krvi. Dojenčki težko mahajo z majhnimi rokami, zato jih starši še težje dotikajo, kaj šele, da jih poberejo.
Sorodne vsebine
- Ali bo ta umetna ženka nekega dne izboljšala oskrbo s predmestji?
Zdaj, zahvaljujoč se napredku znanosti o materialih, lahko te žice sčasoma izginejo. Raziskovalci z univerze Northwestern so razvili neverjetno tanke, raztegljive elektronske obliže za spremljanje najrazličnejših vitalnih znakov in telesnih gibanj.
Ti obliži "imajo močan potencial, da bi zdravstveno varstvo in rehabilitacijo ljudi postali veliko učinkovitejši in uspešnejši, " pravi John Rogers, znanstvenik, ki je vodil raziskavo.
Obliži, ki so zdaj v preizkušnjah na ljudeh, izgledajo bolj ali manj kot začasne tetovaže. Ustvarijo jih tako, da na raztegljivo podlago položijo drobne polprevodniške čipe. Podlaga je vdelana z valovitimi vzorci kovinskih filamentov, ki omogočajo prenos električnih signalov. Vsa stvar uporablja drobne antene za brezžično prenašanje informacij, zato jih ni treba pritrditi na nobene žice ali cevi. Rogers imenuje obliže "epidermalna elektronika."
Korist za dojenčke v NICU je očitna - v zgodnjih preskušanjih je ena dojenčka, ki je nenehno vlekla žice tradicionalnih senzorjev, popolnoma neobremenjena zaradi epidermalne elektronike. Toda ne dobijo samo dojenčki NICU. Rogers in njegova ekipa preizkušajo tudi epidermalno elektroniko na več različnih področjih. Eno področje je rehabilitacijska medicina. Od junija bo Rogersova ekipa začela preizkušanje na bolnikih s Parkinsonovo boleznijo, ki so pogosto izmučeni zaradi neprostovoljnega tresenja. Preskus bo vključeval namestitev obližev na različna mesta po telesu osebe in jih uporabljal za merjenje mišične aktivnosti in značilnosti gibanja.
"Cilj je razviti dovolj natančne analitike, ki bi nam omogočile, da ugotovimo resnično zgodnji začetek tresenja, označimo razvoj bolezni in tudi določimo učinkovitost zdravil, " pravi Rogers.
S spremljanjem živčno-mišične aktivnosti bolnikov so raziskovalci lahko na podlagi minutnega povečanja tresenja celo ugotovili, ali so bolniki preskočili svoja zdravila.
Ista tehnologija bi lahko koristila tudi bolnikom z možgansko kapjo, kar bi omogočilo zdravnikom, da spremljajo njihov napredek, medtem ko doma opravijo rehabilitacijo.
Rogers in njegova ekipa prav tako preizkušajo epidermalno elektroniko z različnimi profesionalnimi športnimi ekipami (Rogers ne sme povedati, katere, vendar vključujejo nogometne, baseball in košarkarske ekipe). Tehnologija bi lahko spremljala napredek treninga, kar bi trenerjem omogočilo, da na primer vidijo, ali vrč uporablja pravilno obliko. Prav tako bi lahko spremljal drobne spremembe gibanja, ki signalizirajo utrujenost na igrišču, in trenerjem omogočil, da vidijo, kdaj se igralec preveč utrudi, da bi lahko optimalno igral, še preden to očitno kdo drug.
"Ideja je načrtovati te naprave tako, da lahko spremljate srčni utrip, mehaniko nagnjenja, mehaniko streljanja brez metanja [in še več], " pravi Rogers.
Rogers se že leta ukvarja s fleksibilno elektronsko tehnologijo. Leta 2011 je v Science objavil članek, v katerem podrobno opisuje prototip njegovih kožnih obližev, ki jih je pozneje izboljšal, da so postali bolj trpežni. Leta 2015 je izšel njegov laboratorij z različico obližev, ki bi lahko izmerili pretok krvi, medtem ko so lani ustvarili obliž za analizo znoja na biokemične markerje. V komentarju Rogersovega dela v Science je inženir Zhenqiang Ma zapisal, da lahko epidermalna elektronika s spremljanjem zdravja reši marsikateri trenutni problem in "omogoči, da je spremljanje enostavnejše, zanesljivejše in nemoteno." Napisal je tudi, da "druge vrste elektronskih kož z aplikacijami, ki presegajo fiziologijo, na primer nabiranje telesne toplote in nosljivi radijski sprejemniki, lahko kažejo tudi na zanimiva navodila za prihodnje delo."
Medtem ko Rogers velja za očeta epidermalne elektronike, številni raziskovalci delajo na napredku tehnologije na številne načine. Nekateri verjamejo, da bo fleksibilna elektronika nekega dne uporabljena za aplikacije zunaj kože, kot so srčni spodbujevalniki, in lahko postane celo vseprisotna kot neprekinjeni nadzorniki zdravja, ki nenehno preverjajo stvari, kot so raven kisika v krvi in sladkor v krvi. Raziskovalci od Stanforda do MIT na univerzah na Japonskem in Švedskem delajo na različnih vidikih fleksibilne elektronike, vključno s tem, da je tehnologija manjša in trajnejša.
Kozmetično podjetje Laroche-Posay je ustvarilo obliž v obliki srca za spremljanje izpostavljenosti UV; trenutno obstaja seznam čakajočih na napravo. Za razliko od Rogerjeve epidermalne elektronike, ki prenaša podatke brezžično, UV obliž deluje s spreminjanjem barve; ustrezna aplikacija za pametni telefon prebere spremembe barve in pove, če ste bili predolgo na soncu.
Po desetih letih dela z ustvarjanjem epidermalne elektronike so preostali izzivi manj povezani z inženiringom kot z optimizacijo in varnostjo, pravi Rogers. Ker naprave prenašajo brezžično, bo skrb za šifriranje podatkov. Rogers prav tako upa, da bo pripomočke razvil še naprej, kar bi jim lahko omogočilo vzorčenje biofluidij, kot je znoj, in kemično analizo biomarkerjev, ki kažejo na zdravje ali bolezen. (Rogers je na tem področju že opravil delo) Skupina prav tako preučuje razvoj naprav, s katerimi lahko dovaja tekočine skozi kožo, kar bi lahko bilo nevsiljiv način dajanja zdravil.
"Glede tega smo precej optimistični, " pravi Rogers. "Danes lahko počnemo veliko stvari in v prihodnosti je veliko možnosti za dodatne stvari."
