Děti na jednotce intenzivní péče o novorozence (NICU) jsou malé, křehké a pokryté dráty. Dráty pro sledování srdeční frekvence, dráty pro sledování krevního tlaku, dráty pro sledování teploty, dráty pro monitorování oxygenace krve. Je to pro děti obtížné zamávat jejich malými pažemi a pro rodiče je ještě těžší se jich dotknout, natož je vyzvednout.
Související obsah
- Zlepší tento umělý lůno jednoho dne péči o preemie?
Nyní díky posunu ve vědě o materiálech mohou tyto dráty nakonec zmizet. Vědci na Northwestern University vyvinuli neuvěřitelně tenké, roztažitelné elektronické záplaty pro monitorování celé řady životních funkcí a pohybů těla.
Tyto náplasti „mají silný potenciál pro zefektivnění a zefektivnění zdravotní péče a rehabilitace lidí, “ říká John Rogers, vědci, kteří výzkum vedli.
Náplasti, které jsou nyní v lidských pokusech, vypadají víceméně jako dočasné tetování. Jsou vytvářeny položením malých polovodičových čipů na roztažitelný substrát. Substrát je zalitý vlnitými vzory kovových filamentů, které umožňují přenášet elektrické signály. Celá věc používá malé antény pro bezdrátový přenos informací, takže nemusí být připojeny k žádným kabelům nebo hadicím. Rogers nazývá náplasti „epidermální elektronikou“.
Přínos pro děti v NICU je zřejmý - v prvních studiích bylo jedno dítě, které stále stahovalo dráty tradičních senzorů, epidermální elektronikou úplně nevázalo. Ale to nejsou jen děti NICU, které mohou získat. Rogers a jeho tým také zkoušejí epidermální elektroniku v několika různých oblastech. Jednou z oblastí je rehabilitační medicína. Od června bude tým Rogers zahájit soudní řízení u pacientů s Parkinsonovou chorobou, kteří jsou často oslabeni nedobrovolnými třesy. Zkouška bude zahrnovat umisťování náplastí na různá místa po celém těle subjektu a jejich použití k měření svalové aktivity a charakteristik pohybu.
"Cílem je vyvinout dostatečně přesnou analytiku, která nám umožní určit skutečný časný výskyt otřesů, charakterizovat vývoj nemoci a také určit účinnost léků, " říká Rogers.
Sledováním neuromuskulární aktivity pacientů mohli vědci na základě nepatrného nárůstu chvění zjistit, zda pacienti přeskočili své léky.
Stejná technologie by mohla být užitečná pro pacienty s cévní mozkovou příhodou, což by lékařům umožnilo sledovat jejich pokrok při domácí rehabilitaci.
Rogers a jeho tým také zkoušejí epidermální elektroniku s různými profesionálními sportovními týmy (Rogers nemá svobodu říkat, které z nich, ale zahrnují fotbalové, baseballové a basketbalové týmy). Tato technologie by mohla sledovat průběh výcviku, umožňující trenérům vidět například, zda džbán používá správnou formu. Mohl by také sledovat drobné změny v pohybu, které signalizují únavu na poli, a umožnit trenérům vidět, kdy je hráč příliš unavený, aby mohl hrát optimálně, dlouho předtím, než je to zřejmé pro kohokoli jiného.
"Cílem je navrhnout tato zařízení tak, aby bylo možné monitorovat srdeční frekvenci, pitching mechaniku, mechaniku střelby z volného hodu [a další], " říká Rogers.
Rogers pracuje na flexibilních elektronických technologiích let. V roce 2011 publikoval článek ve vědě podrobně popisující prototyp jeho kožních náplastí, který později vylepšil, aby byly odolnější. V roce 2015 vyšla jeho laboratoř s verzí náplastí, které dokázaly měřit průtok krve, zatímco v loňském roce vytvořily náplast pro analýzu potu pro biochemické markery. Inženýr Zhenqiang Ma v komentáři k Rogersově práci ve vědě napsal, že epidermální elektronika by mohla potenciálně vyřešit řadu současných problémů s monitorováním zdraví a „umožnit jednodušší, spolehlivější a nepřetržitější monitorování“. Také napsal, že „jiné typy elektronických vzhledů s aplikacemi mimo fyziologii, jako je sběr tělesného tepla a nositelná rádia, mohou také poukazovat na zajímavé směry pro budoucí práci.“
Zatímco Rogers je považován za otce epidermální elektroniky, řada vědců pracuje na rozvoji technologie v mnoha ohledech. Někteří se domnívají, že flexibilní elektronika bude jednoho dne použita pro aplikace mimo kůži, jako jsou kardiostimulátory, a mohou se dokonce stát všudypřítomné jako nepřetržité zdravotnické monitory, neustále kontrolovat věci, jako je hladina kyslíku v krvi a hladina cukru v krvi. Vědci ze Stanfordu po MIT na univerzity v Japonsku a Švédsku pracují na různých aspektech flexibilní elektroniky, včetně zmenšení a trvanlivosti technologie.
Kosmetická společnost Laroche-Posay vytvořila náplast ve tvaru srdce pro monitorování UV záření; aktuálně existuje čekací seznam pro zařízení. Na rozdíl od epidermální elektroniky Rogers, která přenáší data bezdrátově, UV patch funguje změnou barvy; odpovídající aplikace pro chytré telefony přečte změny barev a řekne vám, zda jste byli na slunci příliš dlouho.
Po 10 letech práce na tvorbě epidermální elektroniky jsou zbývající problémy méně o inženýrství než o optimalizaci a zabezpečení, říká Rogers. Protože zařízení přenášejí bezdrátově, bude problémem šifrování dat. Rogers také doufá, že zařízení bude dále rozvíjet a potenciálně jim umožní vzorkovat biofluidy, jako je pot a provádět chemickou analýzu biomarkerů, které naznačují zdraví nebo nemoc. (Rogers již v této oblasti vykonal práci) Tým se také zabývá vývojem zařízení pro dodávání tekutin kůží, což by mohl být nenápadný způsob podávání léků.
"Jsme v tom docela optimističtí, " říká Rogers. "Dnes můžeme udělat spoustu věcí a v budoucnu existuje mnoho dalších možností."
