Гибкая гибридная электроника — основа медицинских датчиков будущего

За последние 10 лет на рынке потребительского здравоохранения произошел резкий скачок в медицинских устройствах, которые когда-то были доступны только больницам и медицинским работникам. К ним относятся пульсоксиметры, ИК-термометры, автоматические мониторы сердечного ритма и даже активные устройств, такие как автоматические внешние дефибрилляторы (AED). Такие приборы позволяют врачам лечить пациентов удаленно, а не заставлять их проходить стационарное лечение.

Чтобы идти в ногу с растущим спросом на амбулаторный мониторинг и диагностику дома, инженеры улучшили гибкую гибридную электронику и технологии, основанные на данных, которые могут быть добавлены к носимым устройствам. Они также разрабатывают специальные растяжимые интерфейсы для пациентов и устройств, которые улучшают сбор и точность обработки данных.

Беспроводное устройство ЭКГ позволяет людям с сердечно-сосудистыми заболеваниями тщательнее следить за своим здоровьем

Сбор данных о пациенте через регулярные промежутки времени и чаще, чем, скажем, ежегодный или полугодичный осмотр врача, может стать отличным решением для пациентов. Например, частота сердечных сокращений пациента или артериальное давление по сравнению со «средним в мире», которое сочетает многие факторы, не так важно, как сравнение его с тем, что было сегодня утром, вчера, на прошлой неделе и в прошлом месяце. Именно это последнее сравнение часто указывает на необходимость срочного вмешательства.

Это говорит о том, что у нас больше сведений о собственном автомобиле, чем о себе. Сегодня средняя продолжительность визита врача в США составляет менее 20 минут, а в Великобритании это составляет менее восьми минут, согласно исследованию, проведенному Обществом внутренней медицины.

В таком случае врач ссылается на данные, которые могут лежать в промежутке времени от трех до восемнадцати месяцев, а затем основывает выводы и рекомендации по сочетанию других факторов, которые он видел в вашей карточке, собственный опыт и знания. Это не научный процесс. Улучшение исходных данных о пациенте — хороший способ повысить точность будущих диагнозов.

Поскольку NextFlex был основан в 2015 году, основное внимание уделялось переносным медицинским датчикам и диагностическим приборам. Примерами первых проектов организации были работы по разработке отдельных сенсорных систем, в том числе зондирования кислорода и доставки бинтов (во главе с Университетом Пердью, Integra LifeSciences и Университетом Западного Мичигана).Датчики электрической стимуляции и лечащие устройства (во главе с UC Berkeley и Jabil), беспроводное устройство
электрокардиографии (во главе с GE Global Research и Binghamton University) и оральные биомаркерные датчики (во главе с PARC и UCSD). Каждый из этих датчиков включает гибкую гибридную электронику в своей конструкции, обеспечивая улучшенный сбор данных за счет непрерывного мониторинга.

Сегодня сборка датчиков может проходить при температуре ниже 100 ° C, поэтому новые устройства могут включать компоненты, для нормальной работы которых необходимо поддерживать относительно низкие температуры. Это позволяет производителям включать материалы, которые не смогут выдержать традиционные процессы «сборки» электроники, которые обычно выполняются при температуре около 230 ° C. Это означает, что биоматериалы, такие как бактериофаги и некоторые белки, могут быть включены в датчик, открывая двери совершенно новым типам измерительных устройств.

Гибкие контуры с растяжимыми субстратами, которые полностью соответствуют коже пациента, улучшают передачу данных и точность. Во многих случаях способность соответствовать различным пациентам также улучшает процесс применения датчиков, что также улучшает диагностическую точность.

Влияние гибкости и плотности прилагания материала датчика к коже на точность измерения

В дополнение к улучшенной «приспособляемости» датчики могут быть меньше и тоньше, поэтому они менее навязчивы и громоздки и более удобны — и, следовательно, более вероятно, останутся на месте (потребитель не снимет их из-за неудобств). Пациенты также чаще надевают удобные датчики, поэтому может быть установлен непрерывный поток данных от пациента.

В целом, комбинация данных из массива носимых датчиков и корреляций между ними могут дать реальные прорывы. Например, один из медицинских исследователей доказал, что наблюдение за частотой сердечных сокращений и температурой тела предсказывает воздействие определенных типов вирусов гораздо точнее, чем стандартные исследования.

В настоящее время компании разрабатывают носимые устройства с несколькими датчиками. Например, мультисенсорные устройства одной компании измеряют состав пота пациента.

Конструкция датчика пота

Другая фирма разрабатывает мультисенсорную аппликацию с радиочастотной передачей среднего радиуса действия и низким энергопотреблением, которая контролирует и записывает любые переданные на нее данные с датчиков.

Третья компания объединяет несколько клинических медицинских датчиков для устранения проводов и пытается перевести пациентов больниц со стационара на амбулаторное лечение с целью наблюдения за пациентами в более комфортных для них условиях (дома). В одной больнице почти 300 медицинских работников контролируют трех или более пациентов из консолей управления.

Эта программа была настолько успешной, что больница заключила контракт с тремя другими больницами, чтобы обеспечить им такую же возможность наблюдения. Лечащий врач может вести удаленное наблюдение за своим пациентом с помощью носимых устройств и принимать необходимые решения на основе показаний датчиков на теле пациента, который в этот момент находится дома. Еще одним не маловажным плюсом стало то, что пациенты быстрее выздоравливают (дома и стены лечат), а затраты на лечение одного больного при этом снижаются.

Новые разработки в сфере биомедицинской электроники, носимых вещей и интернет вещей позволят в будущем значительно снизить стоимость подобных сенсоров и начать массовое внедрение концепции удаленного лечения во всем мире.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *