Этот крошечный патч может стать будущим носимых технологий

За последние пару лет в сегменте носимых устройств (например, умных часов и фитнес-браслетов) наблюдается застой в плане внедрения новых биосенсорных возможностей. Да, инженерия в ее миниатюрной форме непроста, но в то же время мы наблюдаем некоторые поразительные достижения, направленные на носимые устройства.

Последняя информация предоставлена ​​экспертами Наньянского технологического университета в Сингапуре. Команда разработала пластырь, похожий на пластырь, способный анализировать пот и находить биомаркеры. В области микрофлюидики пот рассматривается как золотая жила данных о здоровье и как следующий большой путь для носимых технологий.

В исследовательской статье, опубликованной в журнале Analytical Chemistry , команда описывает пленку на основе гидрогеля с отдельными химическими резервуарами для определения уровней лактата, мочевины и глюкозы в поту. Метод полностью неинвазивный, что означает, что все данные анализируются по поту, появляющемуся на коже после любой тренировки.

Повязка включает в себя крошечный лазер, который является сердцем датчика. Эта сборка покрыта крошечными каплями жидких кристаллов, которые помогают контролировать работу лазера. Эти заполненные лазером капли затем были помещены на мягкий желеобразный материал, называемый гидрогелем, который делает пластырь гибким и удобным для ношения.

Команда утверждает, что это первый в своем роде носимый датчик, который может обнаруживать и измерять различные химические вещества в поте с невероятной точностью. Что делает его особенным, так это то, что он может улавливать широкий спектр этих химических веществ: от очень маленьких количеств до гораздо больших концентраций.

При нанесении на кожу он использует свет лазера для обнаружения и измерения определенных химических веществ или веществ в организме. Биомаркерами в данном случае являются мочевина, глюкоза и лактат. Самое приятное то, что этот патч может предоставить результаты анализа всего за несколько минут, избавляя пользователей от необходимости посещать клинику или иметь дело с громоздкими машинами.

И вот лучшая часть. Вам нужно только осветить повязку, и смартфон выполнит анализ. Команда использовала приложение, которое считывает данные о колебаниях света и интерпретирует их. «В реальных экспериментах пластырь успешно улавливал малейшие колебания уровня глюкозы, лактата и мочевины в поту вплоть до 0,001 миллиметра (мм), что в 100 раз лучше, чем нынешняя аналогичная технология», — говорят ученые.

«Наша инновация представляет собой неинвазивный, быстрый и эффективный способ для пациентов с диабетом контролировать свое здоровье. Объединив микролазер с мягкой гидрогелевой пленкой, мы продемонстрировали возможность использования носимого лазера для обеспечения более приятного наблюдения за здоровьем пациентов», — объясняет профессор Чэнь Юй-Чэн из Школы электротехники и электроники (EEE) этого учреждения.

Из упомянутых выше биомаркеров глюкоза в настоящее время является горячей мишенью для таких гигантов, как Apple и Samsung. Однако ни одна из компаний до сих пор не усовершенствовала свою технологию анализа глюкозы на основе умных часов, и может пройти некоторое время, прежде чем мы увидим ее на рынке. Гонка напряженная, и это заслуженно.

На данный момент для анализа глюкозы в крови в домашних условиях необходимо проколоть кожу и взять каплю на химический анализ. Это агрессивно, и не всем это нравится. Это также объясняет, почему несколько команд исследуют способы анализа уровня глюкозы в крови с помощью светодиодов, которые мы видим на биосенсорах умных часов.

Гибкая оболочка, разработанная командой NTU, — это шаг в правильном направлении. Это недорогое и одноразовое решение, и, согласно исследовательской работе, «диапазон обнаруживаемых биомолекул может быть расширен, например, лекарства, выделяемые с потом, патологические химические вещества и другие».

В контексте умных часов, обладающих аналогичными возможностями, это скорее временное решение. Я спросил команду, создавшую биосенсорный патч, и они сказали мне, что его нельзя интегрировать в форм-фактор умных часов или фитнес-браслета. В первую очередь это связано с используемой сенсорной моделью.

«Поскольку разработанный датчик в настоящее время не подлежит повторному использованию, его нельзя прикрепить к умным часам, особенно потому, что технология основана на химических веществах. Носимые устройства в основном подходят для измерения физических сигналов, таких как сердцебиение, давление и т. д., поскольку для измерений не требуется жидкость», — рассказали Digital Trends эксперты NTU.

Но независимо от того, сможем ли мы интегрировать этот патч с умными часами, здесь есть огромный потенциал. Почему бы не рассматривать его как продукт своего класса? Многие бренды, такие как Ultrahuman, уже предлагают накожные пластыри с датчиками для мониторинга здоровья при подключении к телефону.

Тогда есть аспект универсальности. Умный патч, разработанный командой NTU, уже может обнаруживать два дополнительных класса биомолекул: лактат и мочевину. Более того, изменяя капли холестерических жидких кристаллов (ХЖК) в гидрогелевой пленке, пластырь может обнаруживать еще больше биомолекул.

Возьмем, к примеру, мочевину. Существует сильная корреляция между уровнем мочевины в поте и проблемами, связанными с диабетом, а также указывает на проблемы с почками. Интересно, что в статье, опубликованной в журнале Physiological Measurement, подробно описан подход к измерению уровня мочевины в поте с помощью датчика освещенности, что-то вроде умных часов.

Далее у нас есть уровень лактата. Анализ уровня лактата может оказаться настоящей находкой для спортсменов, поскольку это химическое вещество в поте используется для измерения интенсивности тренировок и спортивных результатов . Интересно, что, как подробно описано в статье в журнале Scientific Reports , неинвазивный непрерывный анализ уровня лактата пота возможен с использованием специального биосенсора.

Также разработаны неинвазивные эпидермальные и электродные пластыри. Множество исследований подтверждают, что мы находимся на пороге еще одного скачка в области биосенсорства носимых устройств.

Все, что нам нужно, — это бренд, готовый экспериментировать с новой категорией продуктов или опираться на исследования, относящиеся к области разработки умных часов и браслетов. И, конечно же, будьте этичны при этом, в отличие от ада, развязанного ужасным судебным процессом Apple-Masimo по поводу запатентованной носимой технологии, который привел к запрету Apple Watch .