Онлайн тело, т.е. под присмотром врача-сенсора

В развитых странах Интернет доступен практически всем, кто хочет им пользоваться. Есть и новые области его расширения. Так называемой Интернет вещей начинает проникать в человеческую жизнь в тысячах областей. Он даже медленно проникает в… наши тела.

Примеры решений, основанных на интеграции интеллектуальных устройств с человеческим телом, за последние годы умножились и начинают предлагать гораздо больше, чем рутинный медицинский мониторинг. Например, рассмотрим имплантат размером со спичечный коробок, разработанный в Мичиганском университете. Имеет «Поймать» раковые клетки в вашем теле, прежде чем они распространятся по всему телу.

Это не шутка. Об этом сообщает крупный отраслевой журнал «Cancer Research». Основа ловушки представляет собой «паутину» из материала под названием поликапролактон. Устройство привлекает раковые клетки, чтобы поймать и остановить их на пути к органам, которые они намереваются атаковать. Испытания на мышах показали, что имплант «ловит» до 75% раковых клеток. Конечно, он также может предоставить информацию об уровне риска развития рака.

Он дает, а затем растворяется

Наносети вообще очень популярны. Об этом свидетельствует изобретение специалистов Университета Пердью — электронная повязка, в котором нанопроволоки диаметром 50 нанометров и длиной 150 микрон вплетены в слой эластомера толщиной 1,4 микрона. Паутина, вплетенная в электронную повязку, может использоваться для обнаружения и передачи важных сигналов о здоровье органов человека, таких как мышцы или сердце.

Структура электронной наноповязки

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн под руководством проф. Джон А. Роджерс и в сотрудничестве с экспертами Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи, они разработали технологию биоразлагаемые датчики мониторинг внутричерепного давления и температуры – основных параметров, наблюдаемых после черепно-мозговых травм или операций. Через некоторое время устройства растворяются, что устраняет необходимость в другой операции и связанный с этим риск, например, инфекции или кровотечения. Датчик измеряет небольшие изменения электрического сопротивления, связанные с изменениями давления и температуры внутри мозга, и передает результаты по радиоволнам на внешний приемник. Исследователи говорят, что подобные датчики можно использовать для послеоперационного наблюдения за внутренним состоянием и других частей тела.

Вся концепция использует технология растворимого кремния, разработанная группой под руководством Роджерса из Университета Иллинойса. Датчики размером меньше рисового зерна сделаны из чрезвычайно тонких, естественно биоразлагаемых силиконовых чешуек, откалиброванных для правильного функционирования в течение нескольких недель, а затем для полного растворения в жидкостях организма без малейшего вреда для пациента.

В свою очередь исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) предложили то, что может оказаться настоящим прорывом в медицинской диагностике. Это о датчик, который записывает важные данные о функционировании человеческого организма, который может проглотить безопасно. Исследовательский аппарат заключен в обтекаемую капсулу размером с миндаль. Капсула содержит миниатюрные микрофоны, записывающие звуки, например, звук сердцебиения, что эффективно заменяет, например, стетоскоп. Сигналы от сердца или, например, от легких после сохранения могут быть отправлены по радиоволнам на приемник снаружи, даже на расстоянии 3 м.

Конечно, капсула остается в исследуемом организме день-два, а потом… сами понимаете. Если кому-то требуется долгосрочное наблюдение, он должен регулярно глотать эти капсулы, как леденцы.

Прогноз погоды для здоровья

Специалисты Пенсильванского государственного университета все проработали система датчиков, принимающих сигналы о работе сердца и кровеносной системыкоторый должен обеспечить раннее предупреждение о сердечных приступах. По словам ученых, их датчики могут быть установлены в устройства, уже имплантированные пациентам, например, в мини-фибрилляторы, стимулирующие сердце электрическими импульсами.

Датчик сердечного ритма от Colorado Boulder и Northwestern

Несколько иной подход, но ту же цель разделяют их коллеги из Colorado Boulder и Northwestern. Они создали кардиомонитор датчик весом 200 миллиграммкоторый можно неинвазивно прикрепить к коже в силиконовом чехле. Он принимает сигналы в диапазоне 0,5-550 герц. На данный момент его все еще необходимо подключить к компьютеру с помощью кабеля, но в конечном итоге это связано с подключением через Bluetooth к портативному устройству, например смартфону.

Ученые из ирландского Тринити-колледжа, которые хотят использовать неньютоновские вещество, смесь борной кислоты и силикона с консистенцией замазки, покрытой слоем графена. Смесь, которую можно закладывать, например, в горло пациента, отлично улавливает изменения давления, а благодаря графену отлично проводит электричество, что позволяет передавать сигналы даже с малейшими преобразованиями в кровеносных сосудах.

Такая «эпидермальная» электроника, а также имплантированная в тело, в остальном — дело очень серьезное. Рынок медицинских датчиков растет со скоростью 17% в год. Уже давно существуют компании, которые специализируются только на таком оборудовании, например, американская Empatica. Его основатель Розалинда У. Пикард, также связанная со знаменитым Массачусетским технологическим институтом, на сайте Массачусетского технологического института сравнивает работу групп датчиков и имплантов, передающих информацию о различных параметрах функционирования человеческого организма на метеостанции, и анализ всех этих данных и диагностики — к метеопрогнозам.

Биосенсоры и проблемы безопасности

Простейшим типом биосенсора является преобразователь, в котором в простейшем случае достаточно контакта двух разных материалов. Фактический сенсорный элемент может быть изготовлен в виде микроскопического свинцового компонента, как часть зонда или электрода. Это может быть волос толщиной с проволоку, и он может создавать напряжение. Примером такого датчика, генерирующего напряжение из-за разницы температур, из разных металлов, является термопара. Некоторые датчики этого типа можно размещать непосредственно на коже человека.

Другая категория пьезоэлектрические датчикив котором небольшой встроенный компонент создает напряжение при ударе или вибрации. Небольшие неинвазивные датчики могут указать, что спортсмен перетренировался, прежде чем произойдет какая-либо травма. Их миниатюризация означает, что их можно интегрировать с тканью, повязкой или просто с одеждой. Возьмем, к примеру, датчик листа от TE Connectivity, который можно сгибать и резать по мере необходимости. И опять же, возвращаясь к стопам, такой датчик, помещенный в обувь, поможет диагностировать проблемы с позвоночником или суставами.

Именно благодаря интеграции датчиков с электронной системой, сетью, связью по Bluetooth или Wi-Fi мы получаем небольшие устройства, которые также можно интегрировать с одеждой или другими носимыми устройствами — смартфонами или смарт-часами. Измерение параметров, свидетельствующих о нашем физическом состоянии, не только не требует медицинского вмешательства, но даже становится ненужным специализированное медицинское оборудование.

С одной стороны, биоэлектроника создает перспективы для появления медицины с невероятным уровнем точности и персонализации, а с другой — вызывает серьезные опасения по поводу безопасности наших данных, особенно секретных, ведь речь идет о здоровье или даже жизни. Прежде чем он попадет в наш кишечник навсегда, было бы хорошо убедиться, что никакое постороннее лицо не сможет взять его под контроль.