Особенности развития медицины сегодня неразрывно связаны с совершенствованием систем непрерывного контроля здоровья человека. Ключевую роль играют электрофизиологические технологии, начиная от снятия ЭКГ вплоть до анализа биосигналов мозга. Несмотря на востребованность этих решений, классические плоские электроды, устанавливаемые на кожу, далеко не всегда обеспечивают необходимый уровень точности. На практике их эффективность может быть снижена высоким сопротивлением эпидермиса и большими требованиями к площади контакта, а длительное использование часто вызывает дискомфорт у пациентов.
Инновационное решение от специалистов ЛЭТИ
В поиске новых подходов коллектив исследователей Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», под руководством Степана Евгеньевича Парфеновича, выдвинул уникальное предложение: применять микроиглы-электроды длиной менее 2 мм. Эти сенсоры проникают сквозь роговой слой кожи практически незаметно, обходя его высокое электрическое сопротивление, но не причиняя при этом боли или повреждений.
«Используя современные технологии 3D-печати и аддитивного производства, стало возможным создавать микроигольчатые электроды на основе металлизированных полимеров. Мы доказали, что такие электроды не только могут полностью конкурировать по точности передачи сигналов с обычными системами, но и значительно выигрывают в компактности контакта и чистоте получаемых электрических импульсов», — отметил младший научный сотрудник Степан Евгеньевич Парфенович.
Сравнение технологий: металл против полимеров
В ходе проведенного исследования было создано и протестировано три типа электродов: классические плоские, массивы сплошных металлических микроигл и электроды на основе металлизированных полимерных микроигл, изготовленных 3D-принтером. Для того чтобы объективно сравнить их эффективность, использовали модель кожного покрова и высокоточный бесконтактный измеритель импеданса. Такой подход позволил в деталях проследить, как разные типы электродов влияют на качество регистрации биосигналов.
Наиболее впечатляющие результаты продемонстрировали структуры из 25 металлизированных полимерных микроигл. Они передавали электрофизиологические сигналы с такой же точностью, как и плоские электроды с крупной токосъемной площадью 144 мм². При этом площадь контакта с кожей у микроигольчатых сенсоров оказалась в 3,7 раза меньше, чем у стандартных решений, что значительно повышает удобство для пользователя.
Новые возможности для медицины и фитнеса
Инновационный подход открывает путь к созданию компактных и комфортных носимых устройств для длительного мониторинга состояния организма. Такие сенсоры идеально подходят для современных медицинских патчей, которые можно использовать в стационаре и в домашних условиях, а также для передовых фитнес-трекеров. Новые устройства способны регистрировать пульс, следить за гидратацией, отслеживать мышечную активность и оценивают биоимпеданс во время физической нагрузки.
Микроигольчатые электроды дают спортсменам и врачам уникальный шанс получать точную и оперативную информацию о физиологических процессах, минимизируя при этом дискомфорт и повышая точность учета данных.
Преимущества и перспективы технологии
Предложенная технология значительно упрощает процедуру снятия ЭКГ, делая ее менее зависимой от качества контакта электродов с кожей и индивидуальных особенностей пациентов. Многочисленные испытания показали, что долговременное ношение микроигольчатых сенсоров не вызывает раздражения или повреждения кожи.
В перспективе изобретение позволит улучшить качество медицинского контроля в таких областях, как кардиология, спортивная медицина, неврология и даже “умные дома”. Компактность и высокая информативность новых электродов открывают дорогу интеграции в миниатюрные носимые гаджеты, что отвечает трендам цифровизации здравоохранения и заботы о своем здоровье.
Оптимизм и будущее отечественных разработок
Проект специалистов Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» уже получил высокую оценку среди профессионального сообщества. Вклад команды под руководством Степана Евгеньевича Парфеновича подчеркивает огромный потенциал отечественных ученых в развитии инновационных медицинских технологий и создании устройств, способных выводить здоровье и качество жизни людей на новый уровень.
Продвижение такой технологии — это не только успешный научный эксперимент, но и весомый шаг в сторону персонализированной и высокоточной медицины будущего, где забота о человеке становится проще, а жизнь — лучше.
Источник: scientificrussia.ru
