«Умный» накожный датчик позволяет следить за инфекцией в режиме реального времени

Международная команда под руководством исследователей из Университета Ровира-и-Вирджили (URV) разработала инновационное оборудование в области медицинских технологий: интеллектуальный прибор, способный непрерывно и точно отслеживать температуру кожи. Устройство использует термоэлектрическую систему, которая работает без батареек или внешнего источника питания, обнаруживая колебания температуры, связанные с воспалением и инфекцией. Результаты проекта опубликованы в журнале Advanced Science.

Первоначальной целью исследования было повышение автономности датчиков, используемых в медицинских и промышленных условиях. Идея заключалась в том, чтобы избежать зависимости от батарей и создать гибкие устройства, которые можно было бы легко прикреплять к коже.

Температура – важный показатель для ранней диагностики ран и воспалительных процессов на коже. Локальные колебания температуры могут свидетельствовать об инфекциях, проблемах заживления или других нездоровых изменениях. До сих пор диагностика проводилась с помощью инфракрасных камер или точечных датчиков, но проблема этих методов заключается в том, что они требуют обездвиживания пациента и не позволяют контролировать всю поверхность кожи.

Данное исследование является шагом вперед. Устройство способно точно измерять небольшие изменения температуры и определять конкретные очаги воспаления благодаря своей структуре, основанной на сети термопар. Это соединения полупроводниковых материалов, которые генерируют электрический сигнал при обнаружении разницы в температуре. Это похоже на создание тепловой карты кожи с точками, которые указывают, где находится пораженный участок.

Устройство было проверено с помощью моделирования и испытаний на человеческой коже, даже в условиях повышенной потливости с использованием солевого раствора для имитации потоотделения. Испытания показали, что устройство способно обнаруживать колебания температуры до 0,4°C и реагировать на изменения температуры менее чем за три секунды. Это позволяет следить за состоянием раны в режиме реального времени и быстро обнаруживать любые признаки инфекции.

В основе устройства лежат гибкие термоэлектрические материалы в сочетании с проводящим полимером, нанесенным с помощью технологий, аналогичных тем, что используются при печати на футболках. Это означает, что его можно изготавливать на гибких подложках, которые могут без проблем прилегать к коже. «Такая конфигурация не только точнее традиционных датчиков, но и более устойчива к внешним воздействиям, например, через пот или движение кожи», – говорят исследователи.

Исследователи также проверили долговечность устройства. Они подвергли датчики сотням циклов сгибания, чтобы проверить, не ухудшится ли их состояние с течением времени. Результаты оказались весьма многообещающими, поскольку  датчик сохранял свою функциональность даже после многократных деформаций.

Кроме того, информацию, предоставляемую датчиком, легко интерпретировать: система может отображать цветную карту с температурными градиентами, а это значит, что медицинский персонал, не нуждаясь в обучении, может быстро определить пораженные участки. Это облегчает принятие клинических решений .

Устройство можно носить в течение нескольких дней до замены, не нарушая при этом комфорта человека.

Этот технологический прорыв открывает путь к более персонализированной и доступной медицине. Сенсор поможет не только предотвратить инфекции в хирургических ранах и язвах, но и может быть адаптирован для других применений, например, для мониторинга воспалительных процессов.

Исследовательская группа уже работает над новыми проектами по расширению функциональных возможностей устройства, такими как встраивание биосенсоров для измерения других физиологических переменных, например, уровня растворенных газов или специфических биомаркеров.