Bebe na odjelu neonatalne intenzivne njege (NICU) malene su, krhke i prekrivene žicama. Žice za nadgledanje otkucaja srca, žice za nadgledanje krvnog tlaka, žice za nadziranje temperature, žice za nadziranje oksigenacije krvi. Bebama je teško mahati malim rukama, a roditeljima je još teže dodirnuti ih, a kamoli pokupiti ih.
Povezani sadržaj
- Hoće li ovaj umjetni tračak jednog dana poboljšati njegu stvarnih porodica?
Zahvaljujući napretku znanosti o materijalima, te žice mogu s vremenom nestati. Istraživači sa Sveučilišta Northwestern razvili su nevjerojatno tanke, rastezljive elektroničke zakrpe za praćenje širokog spektra vitalnih znakova i tjelesnih pokreta.
Ovi flasteri "imaju snažan potencijal da zdravstvenu zaštitu i rehabilitaciju ljudi učine mnogo učinkovitijima i učinkovitijima", kaže John Rogers, znanstvenik koji je vodio istraživanje.
Flasteri, koji su sada u ljudskim ispitivanjima, više ili manje liče na privremene tetovaže. Stvoreni su stavljanjem sitnih poluvodičkih strugotina na rastezljivu podlogu. Podloga je ugrađena valovitim uzorcima metalnih niti, koji omogućuju prijenos električnih signala. Čitava stvar koristi sićušne antene za bežični prijenos informacija, pa ih ne moraju biti pričvršćene na žice ili cijevi. Rogers naziva flastere "epidermalnom elektronikom".
Korist od beba u NICU-u je očita - u ranim ispitivanjima jedno je bebe koje su stalno odvajale žice od tradicionalnih senzora potpuno neopterećeno od strane epidermalne elektronike. Ali to nisu samo bebe s NICU-a. Rogers i njegov tim također iskušavaju epidermalnu elektroniku u nekoliko različitih područja. Jedno područje je rehabilitacijska medicina. Počev od lipnja, Rogersov tim pokrenut će pokus nad pacijentima s Parkinsonovom bolešću, koji su često onesposobljeni nehotičnim podrhtavanjem. Ispitivanje će uključivati postavljanje flastera na razna mjesta diljem tijela subjekta i njihovo korištenje za mjerenje mišićne aktivnosti i karakteristika pokreta.
"Cilj je razviti dovoljno precizne analitike koje bi nam mogle omogućiti da utvrdimo stvarno rani početak podrhtavanja, karakterizirati razvoj bolesti, a također i utvrditi učinkovitost lijekova", kaže Rogers.
Promatrajući neuromišićnu aktivnost pacijenata, istraživači su mogli čak i ustanoviti na temelju minutnog porasta podrhtavanja da li su pacijenti preskočili svoje lijekove.
Ista tehnologija mogla bi biti korisna i pacijentima s moždanim udarom, što bi omogućilo liječnicima da prate njihov napredak dok su kod kuće podvrgnuti rehabilitaciji.
Rogers i njegov tim također iskušavaju epidermalnu elektroniku s raznim profesionalnim sportskim timovima (Rogers nije slobodan reći koji, ali uključuju nogometne, bejzbol i košarkaške timove). Tehnologija bi mogla pratiti napredak treninga, omogućujući trenerima da, primjerice, vide ako bacač koristi ispravan oblik. Također je mogao nadzirati sitne promjene u kretanju koje signaliziraju umor na terenu, ostavljajući trenere da vide kada se igrač previše umori da bi mogao optimalno igrati, mnogo prije nego što je očigledno bilo kome drugom.
"Ideja je dizajnirati ove uređaje na način koji možete nadzirati otkucaje srca, mehaniku kuckanja, mehaniku puštanja slobodnog bacanja [i još više]", kaže Rogers.
Rogers već godinama radi na fleksibilnoj tehnologiji elektronike. 2011. godine objavio je članak u Scienceu u kojem je detaljno opisao prototip njegovih mrlja na koži, a koji je kasnije poboljšao kako bi ih učinio trajnijima. Godine 2015. u njegovom je laboratoriju izašla verzija s flasterima koji bi mogli mjeriti protok krvi, dok su prošle godine stvorili flaster za analizu znoja na biokemijske markere. U komentaru na Rogersov rad u Scienceu, inženjer Zhenqiang Ma napisao je da bi epidermalna elektronika potencijalno mogla riješiti mnoge trenutne probleme s nadzorom zdravlja i "omogućiti nadzor da bude jednostavnije, pouzdanije i neprekidno". Napisao je i da "druge vrste elektroničkih koža s aplikacijama izvan fiziologije, poput skupljanja tjelesne topline i nosivih radija, također mogu ukazivati na zanimljive smjerove za budući rad".
Dok se Rogers smatra ocem epidermalne elektronike, brojni istraživači rade na unapređivanju tehnologije na brojne načine. Neki vjeruju da će se fleksibilna elektronika jednog dana koristiti za aplikacije izvan kože, kao što su srčani stimulansi srca, i čak može postati sveprisutna kao stalni nadzornici zdravlja, neprestano provjeravajući stvari poput razine kisika u krvi i šećera u krvi. Istraživači od Stanforda do MIT-a do sveučilišta u Japanu i Švedskoj rade na raznim aspektima fleksibilne elektronike, uključujući čineći tehnologiju manjom i trajnijom.
Kozmetička tvrtka Laroche-Posay stvorila je flaster u obliku srca za nadziranje UV izloženosti; trenutačno je lista čekanja za uređaj. Za razliku od Rogersove epidermalne elektronike, koja bežično prenosi podatke, UV flaster djeluje mijenjajući boju; odgovarajuća aplikacija za pametne telefone čita promjene boje i govori vam jeste li predugo na suncu.
Nakon 10 godina rada na stvaranju epidermalne elektronike, preostali izazovi manje se tiču inženjerstva nego optimizacije i sigurnosti, kaže Rogers. Budući da uređaji prenose bežično, šifriranje podataka bit će problem. Rogers se također nada da će uređaji dodatno razviti, što će im potencijalno omogućiti uzorkovanje biofluida poput znoja i kemijske analize biomarkera koji ukazuju na zdravlje ili bolest. (Rogers je već učinio posao na ovom području) Tim također razmatra uređaje za razvoj koji će dovoditi tekućinu kroz kožu, što bi mogao biti nenametljiv način davanja lijekova.
"Prilično smo optimistični u vezi s tim", kaže Rogers. "Danas možemo puno stvari učiniti i u budućnosti postoji puno potencijala za dodatne stvari."
