Ερευνητές στη Σιγκαπούρη ανέπτυξαν ένα wearable που παρακάμπτει την ανάγκη συλλογής δειγμάτων βιορευστού και μπορεί να βοηθήσει στην ανίχνευση ιατρικών καταστάσεων όπως τα εγκεφαλικά επεισόδια νωρίτερα.

Σύμφωνα με μια έκθεση για το έργο, ο εκτατός αισθητήρας που βασίζεται σε υδρογέλη παρακολουθεί τους βιοδείκτες του χρήστη – χημικές ουσίες που βρίσκονται στο αίμα και άλλα σωματικά υγρά – συμπεριλαμβανομένων των επιπέδων χοληστερόλης και γαλακτικού οξέος και φοριέται απευθείας στο δέρμα.

Το wearable προσφέρει έναν μη επεμβατικό τρόπο για να διευκολύνει τη συνεχή παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και την έγκαιρη ανίχνευση παθήσεων, όπως:

• καρδιαγγειακές παθήσεις και
• εγκεφαλικό

Αυτό αντιμετωπίζει τους περιορισμούς των τρεχουσών μεθόδων συλλογής δειγμάτων βιορευστού όπως αίμα, ούρα και ιδρώτας.

«Η έγκαιρη ανίχνευση ασθενειών απαιτεί την ταχεία, συνεχή και εύκολη παρακολούθηση των ζωτικών βιοδεικτών», σημείωσαν οι ερευνητές. «Αυτή η εξέλιξη είναι ιδιαίτερα σχετική με τομείς όπως η διαχείριση χρόνιων ασθενειών, ο πληθυσμιακός έλεγχος, η απομακρυσμένη παρακολούθηση ασθενών και η αθλητική φυσιολογία».

Η διαδικασία συλλογής βιοδεικτών για ανάλυση μπορεί να είναι άβολη και να μην υπάρχουν χαρακτηριστικά σε πραγματικό χρόνο. Οι γιατροί μπορεί να χρειαστεί να προκαλέσουν εφίδρωση με φάρμακα όταν συλλέγουν υγρά από ανενεργά άτομα, κάτι που μπορεί να είναι άβολο.

Οι επιδερμικοί βιοδείκτες στερεάς κατάστασης έχουν αναδειχθεί ως εναλλακτική μορφή δεικτών υγείας. Βρίσκονται στην κεράτινη στιβάδα, ή στο εξωτερικό στρώμα του δέρματος, αυτοί οι βιοδείκτες έχουν δείξει ότι έχουν συσχετίσεις με ασθένειες όπως ο διαβήτης, η υπερλιποπρωτεϊναιμία και οι καρδιαγγειακές παθήσεις.

Ωστόσο, είναι δύσκολο να εντοπιστούν καθώς οι παραδοσιακές συσκευές δεν διαθέτουν τα απαραίτητα εξαρτήματα για την παρακολούθηση των επιδερμικών βιοδεικτών στερεάς κατάστασης.

Τεχνολογική καινοτομία και πρόληψη

Οι ερευνητές της Σιγκαπούρης είπαν ότι το wearable επιτρέπει σε αυτούς τους βιοδείκτες να διαλύονται και να διαχέονται μέσω του στρώματος ιοντικής αγώγιμης υδρογέλης και να υποβάλλονται σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις μεταξύ αυτού του ιονικού στρώματος και ενός ηλεκτρονικά αγώγιμου στρώματος υδρογέλης.

Στη συνέχεια, τα απαραίτητα φυσιολογικά δεδομένα μεταδίδονται ασύρματα σε μια εξωτερική διεπαφή χρήστη μέσω μιας ευέλικτης πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, παρέχοντας δυνατότητες συνεχούς παρακολούθησης.

Σε κλινικές μελέτες, ο αισθητήρας έδειξε συσχετίσεις μεταξύ βιοδεικτών που ανιχνεύονται στο δέρμα και εκείνων που βρέθηκαν σε δείγματα αίματος, υποδηλώνοντας την ακρίβειά του, είπαν οι ερευνητές. Μπορεί επίσης να ανιχνεύσει γαλακτικό και χοληστερόλη στερεάς κατάστασης σε χαμηλά επίπεδα.

«Αυτός ο φορητός αισθητήρας είναι ο πρώτος στον κόσμο που μπορεί να παρακολουθεί βιοδείκτες σε ξηρό ή μη ιδρωμένο δέρμα», δήλωσε ο Yang Le, κύριος επιστήμονας και επικεφαλής του τμήματος αισθητήρων και ευέλικτων ηλεκτρονικών IMRE της A*STAR.

«Το ηλεκτρόδιο υδρογέλης διπλής στοιβάδας του αισθητήρα αλληλεπιδρά με και ανιχνεύει βιοδείκτες στο δέρμα μας, επιτρέποντάς τους να γίνουν μια νέα κατηγορία δεικτών υγείας. Ο ελαστικός σχεδιασμός ενισχύει επίσης την άνεση και την ακρίβεια, προσαρμόζοντας τη φυσική ελαστικότητα του δέρματός μας».

Ο Yang είπε ότι το wearable μπορεί να αλλάξει την παρακολούθηση της υγείας και του τρόπου ζωής, ιδιαίτερα για εκείνους με χρόνιες παθήσεις που απαιτούν συνεχή παρακολούθηση.

Για παράδειγμα, μπορεί δυνητικά να αντικαταστήσει τα τακτικά τεστ δακτύλου για διαβητικούς, δήλωσε ο Liu Yuxin, επίκουρος καθηγητής από το NUS’ Institute for Health Innovation & Technology και το N.1 Institute for Health.

Ο Liu πρόσθεσε ότι μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε τεστ ανοχής γλυκόζης, επομένως οι έγκυες γυναίκες δε θα χρειάζεται πλέον να υποβάλλονται σε πολλαπλές αιμοληψίες.

Οι ερευνητές της Σιγκαπούρης εργάζονται τώρα για να βελτιώσουν την απόδοση του wearable ενισχύοντας την ευαισθησία και τον χρόνο εργασίας του και περιλαμβάνοντας υποστήριξη για άλλους βιοδείκτες.

Συνεργάζονται επίσης με νοσοκομεία για να παρέχουν πρόσθετη κλινική επικύρωση και να επιτρέψουν στους ασθενείς να δοκιμάσουν την τεχνολογία, ιδιαίτερα για τη συνεχή παρακολούθηση της γλυκόζης.

VeCare

Το 2021, οι ερευνητές της NUS ανέπτυξαν το VeCare, έναν επίδεσμο που μπορεί να ανιχνεύσει και να στείλει ασύρματα ιατρικές πληροφορίες που σχετίζονται με χρόνιες πληγές, όπως η θερμοκρασία και ο τύπος βακτηρίων. Με δυνατότητα λήψης και μετάδοσης δεδομένων σε λιγότερο από 15 λεπτά, ο φορητός αισθητήρας μπορεί να επιταχύνει την αξιολόγηση τέτοιων τραυμάτων και να παρέχει πιο έγκαιρη θεραπεία.

Μια άλλη ερευνητική ομάδα από το πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης το 2021 ανέπτυξε επίσης έναν τρόπο να αξιοποιήσει το ανθρώπινο σώμα ως αγωγό για την ενέργεια και τα ηλεκτρικά wearables.

Η τεχνολογία μπορεί να εξάγει ενέργεια από μια μεμονωμένη συσκευή, όπως ένα κινητό τηλέφωνο στην τσέπη του χρήστη, για να φορτίζει ασύρματα άλλα φορητά που τοποθετούνται στο σώμα.

Μπορεί επίσης να αντλήσει αχρησιμοποίητη ενέργεια από ηλεκτρονικές συσκευές σε σπίτια ή γραφεία για να τροφοδοτήσει φορητές συσκευές.