Людський страх перед аналізами крові, голками та чималими рахунками за медичні послуги може незабаром залишитися в минулому. Наука невпинно наближається до розробки швидких, доступних і безболісних способів збору даних про наше здоров’я. Одним із останніх, надзвичайно перспективних винаходів став стікер для чашки, здатний визначати рівень вітаміну С у поті людини.
Багато попередніх спроб створити датчики для поту були спрямовані на аналіз різних показників стану організму, таких як рівень стресу, гідратація і, власне, вітамін С. Проте всі ці пристрої мали одну спільну рису – – вони кріпилися безпосередньо до шкіри, що робило їх помітними та не завжди зручними.
Однак команда інженерів із Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (UC San Diego) – – провідного дослідницького закладу, відомого своїми інноваціями в науці та технологіях, – – переосмислює звичний вигляд трекерів здоров’я. Вони розробили платформу “Smart Cup” (Розумна чашка), яка являє собою справжню міні-лабораторію, вбудовану в крихітний стікер. Його особливість у тому, що він кріпиться на зовнішню поверхню будь-якої чашки, а не на шкіру користувача. Цей інноваційний пристрій не потребує батареї, працює бездротовим способом, є надзвичайно компактним та дуже дешевим у виробництві.
Навіщо потрібен постійний моніторинг?
Недоїдання та дефіцит вітамінів вражають мільйони людей по всьому світу. Справді, розуміння потреб власного організму та корекція раціону харчування неможливі без регулярного медичного контролю. Проте це вимагає планування, часу і, нерідко, значних фінансових витрат – – залежно від регіону проживання. Саме тому багато людей роками ігнорують регулярні медичні огляди, що згодом призводить до серйозних проблем зі здоров’ям.
Розгляньмо, наприклад, вітамін С. Знання його рівня в організмі має істотне значення, адже його нестача може спричинити анемію, кровоточивість ясен, уповільнене загоєння ран та інші неприємні стани. Традиційне вимірювання вітаміну С вимагає зразків слини або крові, а також дорогого лабораторного обладнання. Що ускладнює постійний контроль, так це часті коливання рівня вітаміну С. Досі не існувало ефективного та доступного методу для відстеження цих змін у реальному часі. Принаймні, так було донедавна.
«Ми рухаємося до майбутнього “непомітних” пристроїв – – гаджетів, які не заважають і є по суті невидимими, тож ви навіть не усвідомлюєте, що ними користуєтеся», – – пояснив Патрік Мерсьє, співавтор дослідження, професор кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії в інженерній школі Якобса Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. Він відомий своїми розробками у сфері інтегрованих систем та біомедичних датчиків. «Більшість людей отримують уявлення про своє здоров’я лише раз на рік під час візиту до лікаря. Але наш організм змінюється набагато частіше. Ми прагнемо зробити доступ до даних про здоров’я таким же частим і легким, як тримання ранкової кави або пляшки апельсинового соку».
Як працює інноваційний стікер?
Стікер “Smart Cup” – – це гнучка наліпка, яка може контролювати рівень вітаміну С, використовуючи лише піт із кінчиків ваших пальців. Незважаючи на невелику площу поверхні, кінчики пальців здатні виділяти в сотні разів більше поту, ніж інші частини тіла, і це не вимагає від користувача жодних додаткових зусиль.
Під час випробувань стікери кріпилися до пластикових склянок, наповнених апельсиновим соком. Пристрої точно вимірювали зростання рівня вітаміну С у учасників після вживання напою.
Стікер базується на гнучкому полімерному листі та складається з пористої гідрогелевої подушечки для збору поту, а також біопаливного елемента. Останній перетворює хімічні речовини в поті на електрику, яка живить друковану плату та сенсор вітаміну С. Ця плата зчитує сигнали від сенсора та передає дані через Bluetooth.
Пристрою потрібно лише кілька хвилин, щоб зібрати достатньо поту, проаналізувати його та бездротово відправити результати на найближчий комп’ютер. Стікери можуть живитися від енергії, що виробляється потім, понад дві години, що робить їх, по суті, одноразовими, але вони також легко утилізуються.
Оскільки стікери не мають батареї чи будь-яких дорогих складових, їх можна виготовляти дуже малими партіями, а вартість одиниці становить лише кілька центів. Порівняно з ціною у 50 доларів США за один аналіз крові на вітамін С у Сполучених Штатах, ця технологія може стати справжнім порятунком для регіонів з низьким рівнем доходу, значно розширивши доступ до таких життєво важливих тестів. Мухаммад Інам Хан, аспірант з наноінженерії в інженерній школі Якобса UC San Diego та один із провідних авторів дослідження, підкреслює простоту та доступність нового пристрою.
Вітамін С – – це лише початок. Дослідницька група працює над можливістю вимірювання інших поживних речовин та біохімічних показників у майбутньому, а також над тим, щоб пристрій міг надсилати дані безпосередньо на смартфони, роблячи відстеження стану здоров’я в реальному часі ще простішим.
Наукова робота, що описує це дослідження, була нещодавно опублікована в авторитетному журналі Biosensors and Bioelectronics.
