Гнучкий «розумний» нагрівач знімає біль у суглобах при артриті

Артрит викликає постійне запалення і біль у суглобах, що впливає на рухливість і якість життя мільйонів людей. Хоча теплова терапія — застосування тепла до уражених ділянок — давно використовується для полегшення симптомів, традиційні методи, такі як теплові подушки або гарячі пластирі, часто не дають бажаного результату. Вони можуть перегріватися, викликати опіки або втрачати ефективність з часом, і рідко пристосовуються до реальних умов, таких як холодне повітря або волога погода. Крім того, багато нагрівальних пристроїв громіздкі, нерухомі і не здатні визначати, коли терапія дійсно необхідна. Ці недоліки підкреслюють гостру потребу в «розумних» пристроях, що надягаються на тіло, які можуть відстежувати потреби організму і забезпечувати безпечне, стабільне і своєчасне тепло.

13 травня 2025 року дослідники з Даляньського технологічного університету представили гнучку переносну систему термотерапії в журналі Microsystems & Nanoengineering. Цей багатошаровий пристрій поєднує датчики температури та вологості з тонким нагрівачем на основі золота на розтяжній поліімідній плівці. Розроблена для автоматичного використання в режимі реального часу, вона реагує на сигнали навколишнього середовища та рухи тіла, забезпечуючи індивідуальне теплове лікування суглобів, уражених артритом. Система знаменує собою крок вперед в області технології носимих пристроїв для здоров’я, усуваючи обмеження традиційних пристроїв і пропонуючи пацієнтам непомітний і надійний засіб для щоденної терапії і захисту в різних умовах.

В основі системи лежить структура кірігамі-серпантин — візерунок, схожий на орігамі, який підвищує гнучкість і розтяжність. Пристрій, що складається з температурного датчика Au, датчика вологості на основі полі(3,4-етилендіокситіофену) (PEDOT) і нагрівача Джоуля, щільно прилягає до суглобів, таких як колінні. Використовуючи дані в реальному часі, що обробляються гнучкою схемою і зворотним зв’язком з підтримкою Bluetooth, система може регулювати теплову потужність протягом 1 секунди, підтримуючи температуру з відхиленням менше 0,1 °C при 45 °C.

Ця інновація підтримує кілька застосувань: програмована терапія на вимогу з індивідуальними циклами нагрівання; щоденний тепловий захист, який автоматично активується в холодну погоду; і контроль вологості для боротьби з вологістю, що погіршує рухливість суглобів. Тести на тілі показали, що нагрівач може підвищувати локальну температуру шкіри навіть на відкритому повітрі, в тоді як рівень вологості під час використання стабільно знижується. Що найбільш вражає, команда використовувала фотоплетизмографію (PPG) для вимірювання кровотоку і підтвердила, що термотерапія за допомогою цієї системи значно посилює локальну перфузію — важливий фактор у полегшенні болю. Конструкція також довела свою міцність протягом більше 1000 циклів використання, залишаючись точною під час ходьби, розминки і бігу. Поєднуючи високу точність з практичною застосовністю в реальних умовах, ця м’яка носима система забезпечує функції клінічного рівня в компактному форматі, який пацієнти можуть використовувати щодня.

«Наша мета полягала в тому, щоб зробити термотерапію дійсно зручною для носіння — не просто портативною, але адаптивною та інтуїтивно зрозумілою. Завдяки інтеграції точних датчиків і системи управління із зворотним зв’язком у зручну для носіння форму, ми даємо пацієнтам можливість отримувати терапію в режимі реального часу, адаптовану до їх конкретного середовища та стану. Ця технологія відображає майбутнє персоналізованої медицини, в якій лікування переміщається разом з тілом і реагує в міру необхідності. Це не просто інженерія — це емпатія через інновації».

Д-р Менсі Ву, співавтор дослідження

Крім полегшення артриту, ця технологія задає новий напрямок для носимих медичних пристроїв. Її модульна конструкція, реагування на навколишнє середовище і м’яка механіка роблять її придатною для інтеграції в одяг, пов’язки або ортопедичну білизну. Для хронічних захворювань, чутливих до температури і вологості, таких як проблеми з кровообігом, м’язові травми або аутоімунні розлади, платформа може запропонувати індивідуальну підтримку. Крім того, та ж архітектура з датчиками, зворотним зв’язком і нагріванням може бути адаптована для догляду за ранами, інтелектуальної реабілітації або матеріалів, що реагують на навколишнє середовище. У міру розвитку цифрової охорони здоров’я, союз мікроелектроніки з потребами людини може змінити підхід до лікування — не в клініках, а безпосередньо на тілі, там, де це найбільш необхідно.