Бебетата в отделението за интензивно лечение на новородени (NICU) са мънички, чупливи и покрити с жици. Проводници за наблюдение на сърдечната честота, проводници за проследяване на кръвното налягане, проводници за наблюдение на температурата, проводници за наблюдение на оксигенацията на кръвта. Затруднява бебетата да размахват малкото си оръжие и още повече затруднява родителите да ги докоснат, камо ли да ги вдигнат.
Свързано съдържание
- Ще подобри ли един ден изкуствената womb грижа за животни?
Сега, благодарение на напредъка в науката за материалите, тези проводници в крайна сметка може да изчезнат. Изследователи от Северозападния университет са разработили невероятно тънки, разтегливи електронни пластири за наблюдение на голямо разнообразие от жизнени знаци и телесни движения.
Тези пластири "имат силния потенциал да направят здравеопазването и рехабилитацията на хората много по-ефикасни и ефективни", казва Джон Роджърс, учените, ръководили изследванията.
Пластирите, които сега са в изпитвания върху хора, изглеждат повече или по-малко като временни татуировки. Те са създадени чрез поставяне на малки полупроводникови чипове върху разтеглива основа. Субстратът е вграден с вълнообразни шарки от метални нишки, които правят възможно пренасянето на електрически сигнали. Цялото нещо използва малки антени, за да предават информация безжично, така че не е необходимо да бъдат прикрепени към проводници или тръби. Роджърс нарича пластирите "епидермална електроника."
Ползата за бебетата в NICU е очевидна - в ранните опити едно бебе, което продължаваше да дърпа жиците на традиционните сензори, беше напълно безгрижно от епидермалната електроника. Но не само бебетата от NICU са тези, които печелят. Роджърс и неговият екип също изпробват епидермалната електроника в няколко различни области. Една област е рехабилитационната медицина. В началото на юни екипът на Роджърс ще започне изпитване на пациенти с болестта на Паркинсон, които често са изтощени от неволни тремори. Изпитването ще включва поставяне на пластири на различни места по цялото тяло на субекта и използването им за измерване на мускулната активност и характеристиките на движението.
„Целта е да се разработи достатъчно точна аналитика, която да ни позволи да определим наистина ранното начало на треперенето, да характеризираме развитието на болестта, както и да определим ефикасността на лекарствата“, казва Роджърс.
Наблюдавайки нервно-мускулната активност на пациентите, изследователите биха могли дори да установят, въз основа на минутните увеличения на тремора, дали пациентите са пропускали лекарствата си.
Същата технология би могла да бъде полезна за пациенти с инсулт, като направи възможно лекарите да проследяват напредъка си, докато преминават рехабилитация у дома.
Роджърс и неговият екип също изпробват епидермалната електроника с различни професионални спортни екипи (Роджърс не е свободен да каже кои от тях, но те включват футболни, бейзболни и баскетболни отбори). Технологията може да проследи напредъка на тренировките, позволявайки на треньорите да видят например дали стомна използва правилна форма. Той би могъл също така да следи малките промени в движението, които сигнализират за умора на терена, оставяйки треньорите да виждат кога играчът е твърде уморен, за да играе оптимално, много преди това да е очевидно за всеки друг.
„Идеята е да се проектират тези устройства по такъв начин, че да можете да наблюдавате сърдечната честота, механиката на наклона, механиката за стрелба без хвърляне [и още]“, казва Роджърс.
Роджърс от години работи върху гъвкавата електроника. През 2011 г. той публикува статия в Science, в която подробно описва прототип на кожните си пластири, които по-късно подобри, за да ги направи по-трайни. През 2015 г. неговата лаборатория излезе с версия на пластирите, които могат да измерват притока на кръв, докато миналата година създадоха пластир за анализ на потта за биохимични маркери. В коментар за работата на Роджърс в областта на науката, инженерът Дженкианг Ма пише, че епидермалната електроника потенциално може да реши много от текущите проблеми с мониторинга на здравето и „позволява мониторингът да бъде по-прост, по-надежден и непрекъснат“. Той също така пише, че „други видове електронни кожи с приложения извън физиологията, като събиране на топлина на тялото и носими радиостанции, също могат да сочат интересни насоки за бъдеща работа“.
Докато Роджърс е смятан за баща на епидермалната електроника, редица изследователи работят върху усъвършенстването на технологията по много начини. Някои смятат, че гъвкавата електроника един ден ще бъде използвана за приложения извън кожата, като сърдечни пейсмейкъри и дори може да стане повсеместна като непрекъснати здравни монитори, непрекъснато проверявайки неща като нивата на кислород в кръвта и кръвната захар. Изследователи от Станфорд до MIT към университети в Япония и Швеция работят по различни аспекти на гъвкавата електроника, включително за това, че технологията е по-малка и по-трайна.
Козметичната компания Laroche-Posay създаде пластир във формата на сърце за наблюдение на излагането на UV; в момента има списък с чакащи за устройството. За разлика от епидермалната електроника на Роджърс, която предава данни безжично, UV пластирът работи като променя цвета си; съответно приложение за смартфон чете промените в цвета и ви казва дали сте били на слънце твърде дълго.
След 10 години работа по създаване на епидермална електроника, останалите предизвикателства са по-малко свързани с инженерството, отколкото от оптимизирането и сигурността, казва Роджърс. Тъй като устройствата предават безжично, криптирането на данни ще бъде проблем. Роджърс също се надява да доразвие устройствата, което потенциално ще им даде възможност да вземат проби от биофлуиди като пот и да направят химичен анализ на биомаркери, които показват здраве или болест. (Роджърс вече свърши работа в тази област) Екипът разглежда и разработващи устройства за доставяне на течности през кожата, което би могло да бъде ненатрапчив начин за даване на лекарства.
„Ние сме доста оптимистични за това“, казва Роджърс. „Има много неща, които можем да направим днес, и има голям потенциал за допълнителни неща в бъдеще.“
