Многозадачное носимое устройство непрерывно контролирует уровень глюкозы, алкоголя и лактата

Прочитано: 140 раз(а)


Представьте, что вы можете измерять уровень сахара в крови, узнавать, не выпили ли вы слишком много, и отслеживать мышечную усталость во время тренировки — и все это с помощью одного небольшого устройства, надеваемого на вашу кожу. Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали прототип такого носимого устройства, которое может непрерывно отслеживать несколько показателей здоровья — уровень глюкозы, алкоголя и лактата — одновременно в режиме реального времени.

Устройство размером со стопку из шести четвертаков. Он наносится на кожу с помощью микроскопических игл или микроигл, похожих на липучку, каждая из которых составляет примерно одну пятую ширины человеческого волоса. Ношение устройства безболезненно — микроиглы едва проникают в поверхность кожи, чтобы обнаружить биомолекулы в интерстициальной жидкости, которая окружает клетки под кожей. Устройство можно носить на плече и отправлять данные по беспроводной сети в пользовательское приложение для смартфона.

Исследователи из Центра носимых датчиков Калифорнийского университета в Сан-Диего описывают свое устройство в статье, опубликованной 9 мая в журнале Nature Biomedical Engineering.

«Это похоже на целую лабораторию на коже», — сказал директор центра Джозеф Ван, профессор наноинженерии в Калифорнийском университете в Сан-Диего и соавтор статьи. «Он способен непрерывно измерять несколько биомаркеров одновременно, позволяя пользователям следить за своим здоровьем и самочувствием во время повседневной деятельности».

Многозадачное носимое устройство непрерывно контролирует уровень глюкозы, алкоголя и лактата

Большинство коммерческих мониторов здоровья, таких как непрерывные мониторы глюкозы для пациентов с диабетом, измеряют только один сигнал. Проблема с этим, по словам исследователей, заключается в том, что он упускает информацию, которая могла бы помочь людям с диабетом, например, более эффективно справляться со своим заболеванием. Мониторинг уровня алкоголя полезен, потому что употребление алкоголя может снизить уровень глюкозы. Знание обоих уровней может помочь людям с диабетом предотвратить слишком низкое падение уровня сахара в крови после употребления алкоголя. Объединение информации о лактате, который можно контролировать во время тренировки, в качестве биомаркера мышечной усталости , также полезно, поскольку физическая активность влияет на способность организма регулировать уровень глюкозы.

«С нашими носимыми устройствами люди могут видеть взаимосвязь между скачками или падениями уровня глюкозы в крови, диетой, физическими упражнениями и употреблением алкогольных напитков. Это также может повысить качество их жизни», — сказал Фаршад Техрани, доктор наук в области наноинженерии. студент лаборатории Вана и один из первых авторов исследования.

Микроиглы слились с электроникой

Носимое устройство состоит из пластыря с микроиглами, соединенного с корпусом электроники. Различные ферменты на кончиках микроигл реагируют с глюкозой, алкоголем и лактатом в интерстициальной жидкости. Эти реакции генерируют небольшие электрические токи, которые анализируются электронными датчиками и передаются по беспроводной сети в приложение, разработанное исследователями. Результаты отображаются в режиме реального времени на смартфоне.

Преимущество использования микроигл заключается в том, что они непосредственно берут пробы интерстициальной жидкости , и исследования показали, что биохимические уровни, измеренные в этой жидкости, хорошо коррелируют с уровнями в крови.

«С этой технологией мы начинаем с действительно хорошего места с точки зрения клинической достоверности и актуальности», — сказал Патрик Мерсье, профессор электротехники и вычислительной техники в Калифорнийском университете в Сан-Диего и соавтор статьи. «Это снижает барьеры для клинического перевода».

Пластырь с микроиглами, который является одноразовым, может быть отсоединен от электронного корпуса для легкой замены. Электронный корпус многоразового использования содержит батарею, электронные датчики, беспроводной передатчик и другие электронные компоненты. Устройство можно заряжать на любой беспроводной зарядной панели, используемой для телефонов и смарт-часов.

Объединение всех этих компонентов в одно маленькое беспроводное носимое устройство было одной из самых сложных задач команды. Также потребовался продуманный дизайн и разработка, чтобы объединить многоразовую электронику, которая должна оставаться сухой, с пластырем с микроиглами , который подвергается воздействию биологической жидкости.

«Прелесть этого в том, что это полностью интегрированная система, которую кто-то может носить, не привязываясь к настольному оборудованию», — сказал Мерсье, который также является содиректором Центра носимых датчиков Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Тестирование

Носимое устройство было протестировано на пяти добровольцах, которые носили устройство на плече во время занятий спортом, приема пищи и выпития бокала вина. Устройство использовалось для непрерывного мониторинга уровня глюкозы у добровольцев одновременно с уровнем алкоголя или лактата. Измерения глюкозы, алкоголя и лактата, полученные устройством, близко соответствовали измерениям, сделанным соответственно коммерческим монитором глюкозы в крови , алкотестером, и измерениям лактата в крови, выполненным в лаборатории.

Следующие шаги

Фаршад Техрани и его соавтор Хажир Теймурян, бывший научный сотрудник лаборатории Вана, стали соучредителями стартапа под названием AquilX для дальнейшей разработки технологии для коммерциализации. Следующие шаги включают тестирование и улучшение того, как долго пластырь с микроиглами может прослужить до замены. Компания также воодушевлена ​​возможностью добавления дополнительных датчиков к устройству для контроля уровня лекарств у пациентов и других сигналов о состоянии здоровья.

Многозадачное носимое устройство непрерывно контролирует уровень глюкозы, алкоголя и лактата



Новости партнеров