Biosenzory Vaše tetovanie ukazuje, ako sa máte
K 16. júnu 2017 o 11:07 hod.
Cukrovka je rozšírené ochorenie: mnoho postihnutých ľudí musí neustále monitorovať hladinu cukru v krvi. To môže byť z dlhodobého hľadiska nepríjemné. Aké praktické by to bolo, keby pohľad na pokožku mohol odhaliť, ako je na tom vaše telo?! Vedci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) a Harvard Medical School vyvinuli tetovací atrament, ktorý to má umožniť vďaka takzvaným biosenzorom: Mení farbu, keď sa menia hodnoty v krvi.
Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie má okolo 422 miliónov ľudí na celom svete cukrovku. Všetci si musia merať hladinu cukru v krvi niekoľkokrát denne. Aby to mohli urobiť, musia sa napichnúť: Je potrebná kvapka krvi z končeka prsta. Pre ľudí, ktorí sa obávajú hrotu ihly v koži, však možná alternatíva, ktorú americkí vedci nedávno predstavili, nebude jedna: tetovanie má ukazovať, ako to chodí s hladinou cukru v krvi. Veľká výhoda: Pacient nemôže zabudnúť na meranie, tetovanie reaguje samo, pretože ak niečo nie je v poriadku, zmení farbu.
Biosenzory analyzujú tkanivovú tekutinu
Atrament s názvom „Dermal Abyss Ink“ obsahuje takzvané biosenzory, ktoré dokážu merať hladinu pH, ako aj hladinu cukru a sodíka v krvi. Atrament nie je priamo spojený s krvným obehom, ale sleduje tkanivovú tekutinu, ktorá obklopuje bunky v tkanive tela - intersticiálnu tekutinu. Okrem vody obsahuje aj látky ako cukor, aminokyseliny a hormóny v rozpustenej forme.
Ak sa zmenia hodnoty v krvi, zmení sa aj farba tetovania: ak sa zvýši hodnota pH, zmení sa na ružovú alebo fialovú, ak sa zvýši obsah sodíka, zmení sa na zelenú a ak je v krvi príliš veľa glukózy, zhnedne. . Koža sa takpovediac stane zobrazením hodnoty krvi.
Atrament je momentálne stále v testovacej fáze. Vedci ich najskôr testujú na bravčovej koži. Je veľmi podobný ľudskej koži a používajú ho aj tetovacie umelci na precvičovanie. Americkí vedci uvádzajú, že prvé pokusy už boli úspešné. V budúcnosti by atrament mohol pomôcť diagnostikovať choroby rýchlejšie. Na to by však pacienti museli byť pripravení na tetovanie: Koniec koncov, tvar a motív je potom možné zvoliť ľubovoľne, ako pri akomkoľvek inom tetovaní.
Video: DermalAbyss - Možnosti biosenzorov ako odkazu na tetované rozhranie na WWW
Namiesto tetovania sadra?
Ale je skutočne nevyhnutné dať si tetovať, aby ste mohli využiť výhody takýchto biosenzorov? Vedci pracujú aj na ďalších použitiach. Tiež by to bola možnosť aplikácie látok, ktoré merajú telesné funkcie, na pokožku - napríklad pomocou akejsi sadry.
Takáto technológia je predmetom výskumu na Technickej univerzite v Ilmenau: Nanotechnológ Heiko Jacobs tu pracuje na elastických mikročipoch - plošných spojoch, ktoré umožňujú úplne nové zariadenia a aplikácie. Sú úplne poddajné a pružné ako guma. Hniezdia na akomkoľvek povrchu - či už kovovom alebo ľudskom - a dajú sa pokrčiť ako prachovka. Obyvatelia Ilmenau skúmajú, ako môžu optimálne vybaviť základný materiál silikónom vhodnou technológiou, pretože elektrické obvody vo vnútri sa nesmú pretrhnúť, roztrhnúť, ohnúť a stlačiť. Časť riešenia: komponenty, ktoré sú čo najmenšie.
Ak sa pozriete na taký nosič a najmenšie časti, potom sú v rozmedzí jedného milimetra. Vyvinuli sme technológie, ktoré nám umožňujú umiestňovať mikroskopické čipy.
Heiko Jacobs, nanotechnológ, TU Ilmenau
Drobné čipy z Ilmenau sú také malé, že ich už nevidíte voľným okom, dodáva nanotechnológ. Pomocou flexibilných dosiek plošných spojov by sa dalo okrem iného vyvinúť akýsi elektronický vzhľad, ktorý neustále meria náš zdravotný stav. Informácie potom pristanú na smartfóne alebo v budúcnosti priamo na obrazovke flexibilného čipu. Ak to chcú vedci urobiť, musí ešte vyriešiť problém: Zatiaľ môže byť v materiáli zabudovaná iba jedna úroveň - pre zobrazenie je však potrebných niekoľko úrovní. Heiko Jacobs odhaduje, že bude trvať desať rokov, kým bude technológia pripravená.
Špičkový výskum na TU Ilmenau Čip budúcnosti - ako elektronická koža
Košeľa EKG
Takže kým pre ľudí neexistuje druhá elektronická pokožka, musia si dať niečo, čo dokáže zmerať životné funkcie tela. Jeden taký vynález, ktorý sa už dostal na trh, pochádza od Fraunhoferovho inštitútu pre integrované obvody (IIS). Na prvý pohľad je to jednoduché tričko. Ale „FitnessSHIRT“ robí EKG v reálnom čase: Meria okrem iného srdcovú frekvenciu, dychovú frekvenciu alebo dobu inhalácie a výdychu.
High-tech košeľa je vybavená vodivými textilnými elektródami, ktoré sú integrované do látky odevu. Zaznamenávajú elektrickú aktivitu srdcového svalu. Pružný pás na hrudi navyše zaznamenáva pohyby dýchania. Tieto údaje sa prenášajú do počítača a vyhodnocujú sa. Toto zariadenie vo veľkosti smartfónu je možné pripevniť na tričko pomocou patentiek.
Športovci potom môžu tieto údaje použiť napríklad na diagnostiku výkonu a kontrolu tréningu. Košeľa by však mohla dokonca zvýšiť bezpečnosť záchranárov: Vďaka permanentnému monitorovaniu srdcových a dýchacích funkcií môžu byť hasiči včas varovaní v kritických situáciách počas ich zásahov a v prípade nebezpečenstva včas zachránení kolegovia. Možné je aj lekárske použitie: rizikových pacientov je možné ľahko sledovať - napríklad v prípade srdcovo-cievnych chorôb. A pre pacientov na rehabilitácii by tričko bolo spôsobom, ako okamžite rozpoznať hranice fyzického stresu.
Nositeľné doplnky monitorujú životné funkcie
V medicíne sú čoraz dôležitejšie takzvané nositeľné materiály - teda prenosné počítačové systémy, ktoré sú pripojené k telu používateľa počas používania. Používajú sa predovšetkým na monitorovanie životných funkcií pacientov a na spracovanie týchto údajov v reálnom čase, pretože šetria peniaze a čas. Za normálnych okolností by pacienti museli najskôr navštíviť lekára alebo laboratórium, kde by sa potom museli vykonať príslušné vyšetrenia - pri permanentnom monitorovaní prenosnou technológiou je to nadbytočné.
Jeden príklad takéhoto nosenia pochádza od spoločnosti Texas Instruments. Dizajn s názvom „Multi-Parameter Bio-Signal-Monitor“ bol vyvinutý pre domáce sledovanie pacientov a zaznamenáva množstvo bio signálov, ako je EKG, srdcová frekvencia, dychová frekvencia, teplota kože a počet krokov. Nositeľné zariadenie v tvare T je pripevnené k hrudníku pacienta. Podľa vývojárov bol vyvinutý na základe pružných substrátov, aby sa dokázal prispôsobiť ľudskému telu.
Zaznamenané údaje sa potom prenášajú bezdrôtovo do smartfónu pomocou technológie NFC. A to aj napriek tomu, že prístroj Texas Instruments je jednorázovým nositeľom vyrobeným z lepenky: Jednorazové zariadenie by malo prispieť k bezpečnosti pacienta, pretože opakované použitie zdravotníckych prístrojov môže tiež viesť k infekciám z nemocničných zárodkov.