Vastsündinute intensiivraviosakonnas (NICU) olevad beebid on pisikesed, habras ja juhtmetega kaetud. Juhtmed pulsi jälgimiseks, juhtmed vererõhu jälgimiseks, juhtmed temperatuuri jälgimiseks, juhtmed vere hapniku jälgimiseks. See teeb beebidele raskeks oma väikeste käte lainetamise ning vanemate jaoks on neid veelgi keerulisem puudutada, rääkimata nende korjamisest.
Seotud sisu
- Kas see tehisüsm parandab ühel päeval preemiate hooldamist?
Tänu materjaliteaduse edusammudele võivad need juhtmed lõpuks kaduda. Northwesterni ülikooli teadlased on välja töötanud uskumatult õhukesed, venivad elektroonilised plaastrid mitmesuguste eluliste märkide ja kehaliste liikumiste jälgimiseks.
Nendel plaastritel on "suur potentsiaal muuta inimeste tervishoid ja rehabilitatsioon palju tõhusamaks ja tulemuslikumaks", ütles uuringut juhtinud teadlased John Rogers.
Plaastrid, mis on nüüd inimkatsetes, näevad välja enam-vähem nagu ajutised tätoveeringud. Need luuakse, pannes pisikesed pooljuhtkiibid venitatavale põhimikule. Aluspinnale on põimitud metallkiudude lainelised mustrid, mis võimaldavad edastada elektrilisi signaale. Kogu asi kasutab traadita teabe edastamiseks pisikesi antenne, nii et neid ei pea juhtmete ega torude külge kinnitama. Rogers nimetab plaastreid “epidermise elektroonikaks”.
NICU-s on väikelaste kasu ilmselge - varajastes uuringutes oli epidermise elektroonika täiesti vaevlemata ühel beebil, kes hoidis traditsiooniliste andurite juhtmeid lahti tõmmates. Kuid võit ei ole ainult NICU beebid. Rogers ja tema meeskond katsetavad epidermiselektroonikat ka mitmes erinevas valdkonnas. Üks valdkond on taastusravi. Juunikuust alates alustab Rogersi meeskond uuringut Parkinsoni tõvega patsientide kohta, kes on sageli tahtmatud värisemise tõttu kurnatud. Katse hõlmab plaastrite paigaldamist katsealuse keha erinevatesse kohtadesse ja nende kasutamist lihaste aktiivsuse ja liikumise omaduste mõõtmiseks.
„Eesmärk on välja töötada piisavalt täpne analüüs, mis võimaldaks meil kindlaks teha värisemise tõeliselt varajase alguse, iseloomustada haiguse arengut ja määrata ka ravimite efektiivsuse, “ räägib Rogers.
Patsientide neuromuskulaarse aktiivsuse jälgimisega võisid teadlased värinte minutilise suurenemise põhjal isegi välja mõelda, kas patsiendid jätsid oma ravimid vahele.
Sama tehnoloogia võib olla kasulik insuldihaigetele, võimaldades arstidel jälgida oma edusamme kodus taastusravi ajal.
Rogers ja tema meeskond proovivad epidermaalset elektroonikat ka erinevate professionaalsete spordimeeskondadega (Rogersil pole vabadust öelda, millised neist on, kuid nende hulka kuuluvad jalgpalli-, pesapalli- ja korvpallimeeskonnad). Selle tehnoloogia abil saaks treeningu kulgu jälgida, võimaldades treeneritel näha näiteks seda, kas kann on korrektses vormis. Samuti saaks see jälgida väikseid liikumiste muutusi, mis annavad väljakul väsimusest märku, lastes treeneritel näha, millal mängija on optimaalseks mängimiseks liiga väsinud, ammu enne, kui see on ilmselge kellelegi teisele.
"Idee on kujundada need seadmed selliselt, et saaksite jälgida pulssi, helikõrguse mehaanikat, vabaviske laskmise mehaanikat [ja palju muud], " räägib Rogers.
Rogers on aastaid töötanud paindliku elektroonikatehnoloogia kallal. 2011. aastal avaldas ta ajakirjas Science artikli, milles kirjeldas oma nahalaikude prototüüpi, mida ta hiljem täiustas, et muuta need vastupidavamaks. 2015. aastal tuli tema labor välja versiooniga plaastritest, millega sai verevoolu mõõta, kui eelmisel aastal lõid nad plaastri biokeemiliste markerite higi analüüsimiseks. Insener Zhenqiang Ma kirjutas Rogersi töö kommentaaris Science'ile, et epidermiselektroonika võib potentsiaalselt lahendada paljusid tervise jälgimisega seotud probleeme ja "võimaldada jälgimist lihtsamaks, usaldusväärsemaks ja katkematuks". Samuti kirjutas ta, et "muud tüüpi füsioloogiast väljaspool olevate rakendustega elektroonilised nahad, näiteks keha kuumuse kogumine ja kantavad raadiod, võivad samuti osutada huvitavatele suundadele edaspidiseks tööks".
Kui Rogersit peetakse epidermaalse elektroonika isaks, tegelevad paljud teadlased tehnoloogia arendamisega mitmel viisil. Mõnede arvates kasutatakse painduvat elektroonikat ühel päeval ka väljaspool nahka asuvate rakenduste (nt südamestimulaatorite) jaoks ning see võib isegi muutuda üldlevinud pidevate tervisemonitoridena, kontrollides pidevalt selliseid asju nagu vere hapnikusisaldus ja veresuhkur. Stanfordi ja MIT-i Jaapani ja Rootsi ülikoolide vahel töötavad teadlased töötavad paindliku elektroonika eri aspektide kallal, sealhulgas muudavad tehnoloogia väiksemaks ja vastupidavamaks.
Kosmeetikaettevõte Laroche-Posay on loonud südamekujulise plaastri UV-kiirguse jälgimiseks; seadme jaoks on praegu ootenimekiri. Erinevalt Rogersi epidermiselektroonikast, mis edastab andmeid juhtmevabalt, töötab UV-plaaster värvi muutes; vastav nutitelefoni rakendus loeb värvimuutusi ja annab teada, kas olete liiga kaua päikese käes olnud.
Pärast 10-aastast tööd epidermaalse elektroonika loomisel on allesjäänud väljakutsed vähem inseneritegevuses kui optimeerimises ja turvalisuses, ütles Rogers. Kuna seadmed edastavad juhtmevabalt, on probleemiks andmete krüptimine. Rogers loodab ka seadmeid edasi arendada, andes neile võimaluse proovida biovedelikke nagu higi ja proovida biomarkereid, mis viitavad tervisele või haigustele. (Rogers on selles valdkonnas juba tööd teinud). Meeskond tegeleb ka vedelike naha kaudu väljutamiseks mõeldud seadmete väljatöötamisega, mis võiks olla silmapaistmatu viis ravimite andmiseks.
"Oleme selle suhtes üsna optimistlikud, " ütleb Rogers. "Täna on palju asju, mida saaksime ära teha, ja tulevikus on palju potentsiaali ka muude asjade jaoks."
