Zařízení vyrobená na míru jednotlivcům by mohla znamenat obrovské zlepšení v oblasti monitorování a léčby nemocí, testování nových léků a možnosti sledování osobního zdraví.

Zařízení, která monitorují vše od počtu kroků po srdeční tep, jsou dnes levná a masově rozšířená. Avšak pro scénáře, jako je rychlá diagnostika smrtelných nemocí, testování účinnosti nových léků nebo sledování výkonů profesionálních sportovců, jsou zapotřebí zařízení lékařské kvality.

Biosymbiotická zařízení jako hudba budoucnosti

Inženýři Arizonské univerzity vyvinuli nový typ nositelné elektroniky, kterou označují jak „biosymbiotické zařízení“ a které má oproti univerzálním gadgetům několik výhod. Nejenže jsou tato zařízení vyrobena na míru pomocí 3D tisku a předchozího 3D skenu nositele, ale mohou pracovat nepřetržitě pomocí kombinace bezdrátového přenosu energie a miniaturního úložiště energie. Tým vedený Philippem Gutrufem, docentem biomedicínského inženýrství a členem fakulty Craiga M. Bergeho na College of Engineering, zveřejnil své výsledky v časopise Science Advances.

„Nic podobného zatím na trhu neexistuje,“ řekl Gutruf, člen univerzitního institutu BIO5. „Představujeme zcela novou koncepci přizpůsobení zařízení přímo člověku a využití bezdrátového přenosu energie. Díky tomu může zařízení fungovat 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, aniž by se muselo dobíjet.“

Nenápadný senzor přímo na tělo

Současné nositelné senzory se potýkají s různými omezeními. Například chytré hodinky je třeba často nabíjet a kvůli umístění na zápěstí mohou shromažďovat pouze omezené množství dat. Pomocí 3D skenu těla uživatele, které lze získat metodami, jako jsou magnetická rezonance, počítačová tomografie a dokonce i obyčejné snímky z chytrých telefonů, mohou Gutruf a jeho tým vytisknout 3D zařízení na míru, která obepínají různé části těla. Představte si prakticky nepostřehnutelnou, lehkou, prodyšnou, síťovanou manžetu navrženou speciálně pro váš biceps, lýtko nebo trup. Možnost variabilního umístění senzorů umožňuje výzkumníkům měřit fyziologické parametry, které by jinak nemohli.

„Pokud chcete například přesně měřit vnitřní teplotu těla, měli byste senzor umístit do podpaží. Nebo pokud chcete měřit, jak váš biceps pracuje během cvičení, můžeme do zařízení umístit senzor, který toho dokáže dosáhnout,“ řekl Tucker Stuart, doktorand biomedicínského inženýrství a první autor článku. „Díky způsobu, jakým zařízení vyrábíme a připevňujeme na tělo, jsme schopni ho použít ke shromažďování údajů, které by tradiční nositelné zařízení na zápěstí nebylo schopno shromáždit.“

Vzhledem k tomu, že jsou biosymbiotická zařízení přizpůsobena uživateli, jsou také velmi přesná. Gutrufův tým testoval schopnost zařízení monitorovat parametry včetně teploty a zátěže, zatímco člověk skákal, chodil na běžícím pásu a používal veslovací trenažér. Při testu na veslařském trenažéru měly osoby na sobě několik zařízení, která sledovala intenzitu cvičení a způsob, jakým pracovaly jejich svaly.

Inovativní nejsou senzory, ale jejich uchycení na tělo a nabíjení

Gutruf a jeho tým nejsou první, kdo přizpůsobuje nositelná zařízení ke sledování zdraví a tělesných funkcí. Současná nositelná zařízení však nemají schopnost sledovat metriky nepřetržitě nebo s dostatečnou přesností, aby z nich bylo možné vyvozovat lékařské závěry.

Některá nositelná zařízení používaná lékaři mají podobu náplasti, které se lepí na kůži. Takové se často odlepují, jak dochází k obměně kůže a když se subjekt potí. S těmito problémy se potýkají i velmi sofistikovaná nositelná zařízení používaná v klinickém prostředí, jako jsou přesné EKG monitory. Ty navíc většinou nejsou bezdrátové, případně jsou velmi velké, což značně omezuje mobilitu pacientů.

Biosymbiotické zařízení, které představil Gutrufův tým, nepoužívá žádné lepidlo a energii získává z bezdrátového systému s dosahem několika metrů. Součástí zařízení je také malý akumulátor, takže bude fungovat, i když se jeho nositel dostane mimo dosah systému.

„Tato zařízení jsou navržena tak, aby nevyžadovala žádné složité nastavování a instalaci,“ řekl Gutruf. Podle vědců je vše tak jednoduché, jako oblékání běžného oblečení.

Chytré hodinky se neustále zlepšují, brzy mohou posílat data doktorům

Ačkoliv je technologie zajímavá a najde své uplatnění, blížíme se i bez ní době, kdy bude velmi přesné měření možné ze zápěstí. Chytré hodinky s EKG již nejsou ničím překvapivým, optický senzor srdečního tepu je potom naprostým standardem a někteří výrobci přichází i s dalšími vychytávkami. Huawei se svými Watch 3 Pro např. dokáže měřit teplotu povrchu kůže na zápěstí a její výkyvy. Samsung se svými Galaxy Watch 4 pro změnu dokáže ze zápěstí měřit složení těla díky metodě BIA. Hodinky tak snadno zjistí, jaké procento postavy tvoří tuk, jaké voda a jaké svalstvo.

Je tedy jen otázkou času, než dokáží přesné senzory a algoritmy komplexněji sledovat zdravotní stav nositele. Nepůjde sice o řešení na míru, jako je tomu v případě zmíněných biosymbiotických zařízení, ale nabídnou variantu dostupnou doslova každému.