Биосензори Вашата татуировка показва как сте
Към 16 юни 2017 г., 11:07 ч.
Диабетът е широко разпространено заболяване: много засегнати хора трябва постоянно да следят нивата на кръвната си захар. Това може да бъде досадно в дългосрочен план. Колко практично би било, ако един поглед върху кожата може да предостави информация за това как се справя собственото ви тяло?! Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) и Харвардското медицинско училище са разработили мастило за татуировки, което трябва да направи това възможно благодарение на така наречените биосензори: Той променя цвета си, когато стойностите на кръвта се променят.
Според Световната здравна организация около 422 милиона души по света имат диабет. Всички те трябва да измерват нивата на кръвната си захар по няколко пъти на ден. За целта те трябва да се убодат: Необходима е капка кръв от върха на пръста. За хората, които се страхуват от иглата в кожата, обаче, възможната алтернатива, която американските изследователи наскоро представиха, няма да бъде една: татуировките трябва да показват как вървят нещата с нивото на кръвната захар. Голямото предимство: пациентът не може да забрави да измери, татуировката реагира сама, защото променя цвета си, ако нещо не е наред.
Биосензорите анализират тъканната течност
Мастилото, наречено "Dermal Abyss Ink" съдържа така наречените биосензори, които могат да измерват нивото на pH, както и нивата на захар и натрий в кръвта. Мастилото не е пряко свързано с кръвния поток, но наблюдава тъканната течност, която заобикаля клетките в телесната тъкан - интерстициалната течност. Освен вода, той съдържа и вещества като захар, аминокиселини и хормони в разтворена форма.
Ако стойностите в кръвта се променят, цветът на татуировката също се променя: ако стойността на рН се увеличи, тя става розова или лилава, ако съдържанието на натрий се увеличава, става зелено и ако има твърде много глюкоза в кръвта, става кафяво . Кожата се превръща, така да се каже, в кръвен тест.
В момента мастилото все още е в тестова фаза. Учените първо ги тестват върху свинска кожа. Той е много подобен на човешката кожа и също се използва от татуисти за практика. Американските изследователи съобщават, че първите опити вече са успешни. В бъдеще мастилото може да помогне за по-бързото диагностициране на болестите. Но за това пациентите трябва да са готови да си направят татуировка: В края на краищата формата и мотивът могат да бъдат свободно избрани, както при всяка друга татуировка.
Видео: DermalAbyss - Възможности на биосензорите като татуиран интерфейс Връзка към WWW
Мазилка вместо татуировка?
Но наистина ли е наложително да си направите татуировка, за да се възползвате от такива биосензори? Учените работят и за други цели. Това също би било възможност за прилагане на веществата, които измерват телесните функции върху кожата - например с помощта на вид мазилка.
Подобна технология се изследва в Техническия университет в Илменау: Тук нанотехнологът Хайко Джейкъбс работи върху еластични микрочипове - платки, които позволяват напълно нови устройства и приложения. Те са напълно гъвкави и гъвкави като гума. Те се сгушват срещу всяка повърхност - независимо дали е метална или човешка кожа - и могат да бъдат намачкани като прах. Хората в Илменау изследват как могат оптимално да оборудват основния материал силикон с подходящата технология, тъй като електрическите вериги вътре не трябва да се прекъсват при разкъсване, усукване, огъване и компресиране. Част от решението: компоненти, които са възможно най-малки.
Ако погледнете такъв носител и най-малките части, те са в диапазона от един милиметър. Разработили сме технологии, които ни позволяват да поставяме микроскопични чипове.
Хайко Джейкъбс, нанотехнолог, ТУ Илменау
Малките чипове от Ilmenau са толкова малки, че вече не можете да ги видите с просто око, добавя нанотехнологът. С помощта на гъвкави печатни платки човек би могъл, наред с други неща, да разработи един вид електронна кожа, която постоянно измерва нашето здравословно състояние. След това информацията попада на смартфона или в бъдеще директно на екрана на гъвкавия чип. За да направят това, учените все още трябва да решат проблем: Засега в материала може да се вгради само едно ниво - но за показване ще са необходими няколко нива. Heiko Jacobs изчислява, че ще минат десет години, преди технологията да бъде готова.
Актуални изследвания в TU Ilmenau Чипът на бъдещето - като електронна обвивка
Ризата EKG
Така че, докато има втора електронна кожа за хората, те трябва да облекат нещо, което може да измери жизнените функции на организма. Едно такова изобретение, което вече е излязло на пазара, идва от Института за интегрални схеми на Фраунхофер (IIS). На пръв поглед това е обикновена тениска. Но "FitnessSHIRT" прави EKG в реално време: Той измерва пулса, честотата на дишане или времето за вдишване и издишване, наред с други неща.
Високотехнологичната риза е снабдена с проводими текстилни електроди, които са интегрирани в тъканта на дрехата. Те записват електрическата активност на сърдечния мускул. Освен това гъвкава лента на гърдите записва дихателните движения. Тези данни се предават на компютър и се оценяват. Това устройство с размер на смартфон може да се прикрепи към ризата с щраквания.
След това спортистите могат да използват тези данни, например, за диагностика на изпълнението и контрол на обучението. Но ризата може дори да повиши безопасността на спасителните работници: Благодарение на постоянния мониторинг на сърдечните и дихателните функции, пожарникарите могат да бъдат предупредени на ранен етап в критични ситуации по време на операциите си и да спасяват колегите си навреме в случай на опасност. Възможна е и медицинска употреба: рисковите пациенти могат лесно да бъдат наблюдавани - например в случай на сърдечно-съдови заболявания. А за пациентите в рехабилитация ризата би била възможност веднага да разпознаят границите на физическия стрес.
Носимите контролират жизненоважни функции
Така наречените носими устройства - т.е. преносими компютърни системи, които са прикрепени към тялото на потребителя по време на употреба - стават все по-важни в медицината. Преди всичко те се използват за наблюдение на жизнените функции на пациентите и за обработка на тези данни в реално време, защото спестяват пари и време. Обикновено пациентите първо трябва да посетят лекар или лаборатория, където след това трябва да се направят подходящи изследвания - това става излишно при постоянното наблюдение от преносимата технология.
Един пример за такова носене идва от Texas Instruments. Дизайнът, наречен "Multi-Parameter Bio-Signal-Monitor", е разработен за домашно наблюдение на пациентите и записва множество био сигнали като ЕКГ, сърдечна честота, дихателна честота, температура на кожата и брой стъпки. Т-образният носим елемент е прикрепен към гърдите на пациента. Според разработчиците той е разработен на базата на гъвкави основи, така че да може да се адаптира към човешкото тяло.
След това записаните данни се предават безжично на смартфон, използвайки NFC технология. И това, въпреки че устройството Texas Instruments е носимо за еднократна употреба, изработено от картон: Устройството за еднократна употреба трябва да допринесе за безопасността на пациента, тъй като многократната употреба на медицински устройства може също да доведе до инфекции от болнични микроби.