Zařízení, která vás udrží naživu

Helena Vrecková  |  Věda

Zdraví je to nejdůležitější, co člověk má. Kam až může podle vědců zajít preventivní sledování našeho stavu?

Každý uzná, že prevence zdraví je pro člověka důležitá. Lidé pro jistotu konzumují vitamíny, cvičí, zkoušejí žít podle zásad zdravého životního stylu, nebo jen preventivně chodí k lékaři, aby předešli vážným zdravotním problémům.

I s tímto přístupem se však ne vždy podaří vyhnout nemoci. Lidé mají mozkové či srdeční příhody, a mnoho dalších problémů, kterým lékaři mohli zabránit, pokud by zaznamenali počáteční varovné znaky blížícího se selhání orgánů.

Ideálním stavem by tak byl přístroj, který by neustále sledoval člověka a jeho zdravotní stav, přičemž by jej při větších odchylkách od normálního stavu včas upozornil. Bohužel, takovéto komplexní zařízení ještě vědci nevytvořili. Různé vědecké týmy však vytváří zařízení, která by byla vhodná i k preventivnímu sledování zdravotního stavu. Vybrali jsme pro vás tři takováto zařízení, jež byla v nedávné době představena.

V rytmu srdečního tepu

Během dne svůj srdeční tep nemáme potřebu nijak sledovat. Jen v případě zvýšené tělesné zátěže pociťujeme větší srdeční aktivitu. Přesto je právě srdeční puls lékaři využíván jako ukazatel, že je s naším srdcem vše pořádku. V mnoha případech srdečního selhání by stačilo jen včas zaznamenat počínající problémy se srdečním pulsem.

Vědci ze Stanford University, pod vedením profesorky Zhenan Bao, proto nyní vytvořili monitor srdečního tepu (abstrakt), který by do budoucna měl být využíván právě jako preventivní opatření pro sledování srdeční akce. Celý monitor je tenčí než bankovka a dosahuje velikosti menší poštovní známky.

Nově vytvořený monitor dosahuje i přes svou jednoduchost a levnost výroby vysoké citlivosti. Zdroj: Stanford News
Nově vytvořený monitor dosahuje i přes svou jednoduchost a levnost výroby vysoké citlivosti. Zdroj: Stanford News

Zařízení tvoří tenká vrstva pryže, na níž jsou umístěné drobné pyramidy o velikosti pouhých několika mikrometrů. Při vyvinutí tlaku na zařízení se pyramidy mírně deformují a mění vzdálenost mezi dvěma polovinami zařízení. Vzniká tak měřitelná změna v elektromagnetickém poli. Čím větší je tlak na zařízení, tím větší změna je zaznamenána. Zařízení tak zaznamenává pravidelný tep člověka. Díky vysoké citlivosti by zařízení mělo být schopné monitorovat odchylky v pravidelném srdečním rytmu.

Navíc díky jednoduché aplikaci, kdy je k zápěstí připevněno pouze klasickou náplastí, by mohlo být využíváno i ke sledování novorozenců či rizikové skupiny nemocných. Zařízení by šlo po drobných úpravách také využívat jako elektronickou kůži pro umělé končetiny, kdy by se tlakem na pyramidy vytvářel tlak, který by simuloval hmat.

Měření aktivity mozku pro akutní léčbu i prevenci

Další zařízení, které by mohlo mít vliv na prevenci zdraví, bylo původně vytvořeno jako levný a jednoduchý diagnostický přístroj. Měl umožnit lékařům v chudých či odlehlých oblastech zjistit poranění mozku, a to i s rozlišením, zda se jedná o krvácení do mozku či otok mozku. Přístroj vznikl na univerzitě Berkeley v Kalifornii.

Celé zařízení je tvořeno dvěma cívkami připevněnými na lehké kostře helmy. První cívka se chová jako rádiový zářič (anténa) a druhá funguje jako přijímač. Vědci nechaly z vysílače proudit elektromagnetické signály mozkem do přijímače. Využili typických změn, které probíhají ve struktuře mozku při poranění. Při otoku mozku se zvyšuje množství tekutiny ve tkáni. Při krvácení se zase hromadí krev v určitých oblastech mozku. Vzhledem k faktu, že kapalina vede elektřinu, je možné sledovat tyto změny elektromagnetickým signálem.

Návrh zařízení k měření aktivity mozku, které má za úkol odhalit poškození mozku (otok či krvácení). Zdroj: UC Berkeley News Center
Návrh zařízení k měření aktivity mozku, které má za úkol odhalit poškození mozku (otok či krvácení). Zdroj: UC Berkeley News Center

Do studie bylo zapojeno 46 zdravých jedinců ve věku od 18 do 48 let a 8 pacientů s poškozením mozku ve věku od 27 do 70 let. Cívky byly nastaveny tak, aby vykazovaly čistý signál, pokud mozek funguje bez problémů. Pokud jsou ve fungování mozku nějaké odchylky, změní se i přijímaný signál.

Během testování vědci zaznamenali i několik poznatků ohledně stárnutí mozku. Díky tomu se dále vědci zaměří na rozšíření schopností zařízení, aby bylo možné ho použít k preventivnímu sledování starších lidí, zda v jejich mozku nedochází k problémům. Stejně tak, jako se dnes měří krevní tlak, EKG či cholesterol.

S robotem v oku

Posledním zařízením, které vám v tomto článku představíme, je mikrorobot sledující okysličení sítnice v oku (abstrakt). Podle vědců z laboratoře na ETH v Curychu by se tak mělo předcházet náhlému oslepnutí, které může vznikat právě v důsledku nedostatečného okysličení sítnice.

Vzhledem k citlivosti a špatné přístupnosti očí museli vědci vytvořit prostředek, kterým by bylo relativně jednoduché měřit úroveň kyslíku. Tým profesora Bradleyho Nelsona z Ústavu robotiky a inteligentních systémů proto neustále zdokonaloval miniaturní roboty. Původní užití robotů mělo být jen k dopravování léků do určitých míst sítnice, ale po rozhovorech s lékaři si profesor Nelson uvědomil potenciál těchto robotů k prevenci očních vad.

Mikroroboti jsou opatřeni speciální fluorescenční barvou, reagující na světlo. Zdroj: ETH Life
Mikroroboti jsou opatřeni speciální fluorescenční barvou, reagující na světlo. Zdroj: ETH Life

Vytvořil tedy milimetrové roboty o průměru pouhé třetiny milimetru. Tito roboti se mohou pohybovat oční tkání a díky magnetickému poli je vědci dokážou nasměrovat do vyžadované polohy. Aby robot dokázal změřit úroveň okysličení, použili vědci na jeho povrch fluorescenční barvivo, které reaguje na přítomnost kyslíku v okolí. Po osvícení zářením určité vlnové délky, začne barva jasně svítit. Čím více kyslíku je ve tkáni, tím rychleji se barva vytrácí – a naopak.

Roboti byli zatím testováni ve vodním roztoku. Další fází je testování na umělé tkáni v laboratoři a dále na skutečné oční tkáni.

Roboti by se do oka vpravovali injekční stříkačkou. Vyjmutí by probíhalo stejnou cestou, kdy by však fungovalo magnetické pole, které by všechny roboty z oka stáhlo zpět do jehly. Problém této metody, jako u všech invazivních metod, je do jisté míry riziko infekce.

Ani to však vědce neodrazuje od dalšího vývoje tohoto zařízení. Po dalších úpravách by snad mikroroboti mohli sloužit jako preventivní opatření i pro jiné oční vady.

Jednoduše a levně

Ve své práci se vědci nezávisle na sobě soustředili především na vytváření jednoduchých a levných senzorů, které je možné využívat i v rozvojových zemích. Stejně tak by se však tato zařízení mohla používat k neustálému sledování zdravotního stavu jakéhokoliv člověka. Stačilo by jen přizpůsobit jejich formu pro každodenní užívání. Již teď navíc vědci propojují svá zařízení s chytrými telefony, které mezi lidmi získávají oproti „hloupým“ telefonům převahu.

Nejčtenější