Как современные датчики анализируют жидкости организма
Технологии носимых устройств стремительно меняют подходы к медицине.
Сегодня умные часы могут измерять пульс, а приложения на смартфонах – отслеживать артериальное давление. Эти устройства уже достаточно точны, чтобы фиксировать ключевые жизненные показатели, и некоторые из них успешно применяются в медицинской диагностике. Однако для анализа биохимических параметров по-прежнему нужны образцы биологических жидкостей, таких как кровь или моча, которые направляются в лабораторию. Этот процесс зачастую сложен, болезненен, требует времени и средств.
Ситуация может измениться с появлением нового поколения носимых устройств, способных выполнять биохимический анализ прямо на месте. Такие датчики будут получать данные из пота, дыхания, слюны, слез или мочи. Хотя технологии еще находятся в стадии разработки, их потенциал очевиден.
Универсальность для всех возрастов
Главное преимущество новых устройств – возможность непрерывного мониторинга без визитов к врачу или лаборатории. Например, для пожилых людей, испытывающих тепловой стресс, носимые датчики могли бы предупреждать о необходимости пить больше воды или сигнализировать о критическом уровне электролитов.
Кроме того, такие датчики либо совсем неинвазивны, либо требуют минимального вмешательства. Это особенно важно для маленьких детей. Забор крови у младенцев или установка катетера – задача не из легких, доставляющая дискомфорт и детям, и их родителям. Альтернативой может стать устройство, прикрепленное к коже или встроенное в подгузник, которое будет собирать и анализировать биологические данные.
Также во время пандемии COVID-19 полезными могли бы быть маски, способные выявлять вирусы, такие как SARS-CoV-2, без необходимости брать мазки.
Полезность и целесообразность
Исследователи демонстрируют впечатляющее разнообразие идей – от сенсоров для оценки уровня обезвоживания у детей до татуировок, отслеживающих уровень сахара в крови, и контактных линз, анализирующих состав слез.
Однако не каждое измерение имеет клиническую ценность. Важно, чтобы устройства не только были удобны для пользователя, но и предоставляли данные, полезные для медицины. Например, маркер воспаления С-реактивный белок (СРБ) может указывать на серьезные проблемы со здоровьем, если его уровень превышает норму (менее 5 мг/л у здоровых взрослых). Однако не менее важно знать динамику показателя – был ли он вчера в пределах нормы или, например, составлял 300 мг/л.
Технические вызовы
Разработчики сталкиваются с рядом вопросов: как долго устройство может работать, как его хранить и обслуживать, сколько энергии требуется для его работы? Самое важное – точность и надежность предоставляемых данных. Недостаточно достоверные измерения вряд ли вызовут доверие пользователей.
Следующий шаг – создание понятных интерфейсов для интерпретации данных, чтобы они были доступны как пациентам, так и врачам. Искусственный интеллект, вероятно, станет ключевым инструментом в обработке информации, ускоряя развитие этих технологий.
Потенциал пота
Одним из первых объектов исследования для носимых устройств стал пот. Хотя многие люди относятся к нему с неприязнью, эта жидкость содержит обширную информацию о состоянии организма. Наш организм выделяет пот в разных ситуациях и на различных участках тела, и эта вариативность делает его ценным источником данных.
Выбор жидкости для анализа зависит от целей диагностики. Например, при заболеваниях дыхательной системы целесообразно исследовать выдыхаемый воздух. Но, чтобы новые технологии были официально утверждены и начали приносить реальную пользу пациентам, необходимо провести ещё немало исследований и разработок.