Bezpieczny start dla nowego życia – inteligentna plasterka do zdalnego monitorowania ciąży

Ultra-cienkie inteligentne tekstylia są udoskonalane do zastosowania w monitorowaniu położniczym i umożliwią analizę danych życiowych za pomocą aplikacji dla kobiet w ciąży. © Adobe Stock #355517511

© Fraunhofer IZM

Wiosną spotkał się konsorcjum Newlife w Fraunhofer IZM w Berlinie. © Fraunhofer IZM / Konsorcjum Newlife zebrało się w wiosnę w Fraunhofer IZM w Berlinie. © Fraunhofer IZM

Podczas ciąży regularne kontrole medyczne dostarczają informacji o stanie zdrowia i rozwoju kobiety ciężarnej oraz dziecka. Jednak badania te oferują jedynie chwilowe spojrzenie na stan, co może być szczególnie niebezpieczne w przypadku ciąż wysokiego ryzyka. Aby umożliwić wygodne i ciągłe monitorowanie w tym wrażliwym okresie, międzynarodowy konsorcjum badawcze planuje rozwijać technologię inteligentnych tekstyliów. Opaska wyposażona w precyzyjną elektronikę ma zbierać i analizować dane życiowe. Dodatkowo sensory mają być zintegrowane z odzieżą dla niemowląt, aby przy najwyższym poziomie bezpieczeństwa danych poprawić przyszłość medycznego monitorowania noworodków.

Rozpoczęcie ciąży wiąże się z okresem intensywnego nadzoru zdrowia dziecka i kobiety ciężarnej. Tradycyjne badania profilaktyczne z użyciem ultrasonografów rejestrują jedynie chwilowe obrazy stanu i często wymagają częstych wizyt u lekarzy, zwłaszcza w przypadku ciąż wysokiego ryzyka. Dzięki nowoczesnym urządzeniom noszonym i inteligentnym tekstyliom, naukowcy w ramach projektu finansowanego przez UE, Newlife, planują umożliwić stałe monitorowanie medyczne w codziennym życiu.

Celem konsorcjum złożonego z 25 partnerów jest opracowanie biokompatybilnej, rozciągliwej i elastycznej naklejki, która pozwoli na ciągłe nadzorowanie przebiegu ciąży i rozwoju embrionu. Podobnie jak plaster, naklejka ma być nakładana na skórę kobiety ciężarnej, a za pomocą miniaturowych sensorów (np. ultradźwiękowych) ma nieprzerwanie rejestrować dane życiowe i przesyłać je przez Bluetooth do urządzenia końcowego, np. smartfona. Nowoczesna technologia medyczna od dłuższego czasu korzysta z rozwiązań inteligentnych tekstyliów i wearables, aby zamiast stacjonarnego nadzoru zapewnić komfortowe, ciągłe monitorowanie z domu. Zespół z Instytutu Fraunhofera ds. Niezawodności i Mikroelektroniki IZM, kierowany przez Christine Kallmayer, zajmuje się praktycznym wdrożeniem tej technologii, korzystając z wieloletniego doświadczenia w integracji technologii w elastycznych materiałach. W przypadku zintegrowanej naklejki, naukowcy wykorzystują termoplastyczny poliuretan jako podstawowy materiał, w który wbudowana jest elektronika i sensory. Dzięki temu zapewnione jest odczucie noszenia podobne do zwykłego plastra, a nie sztywnej folii. Aby monitorowanie medyczne przebiegało niezauważalnie i wygodnie dla kobiet ciężarnych i nienarodzonego dziecka, projekt zakłada bezpośrednią integrację ultradźwiękowych sensorów MEMS w materiale PU. Miniaturowe sensory mają rejestrować dane poprzez bezpośredni kontakt ze skórą. Rozciągliwe ścieżki przewodzące z TPU mają przesyłać informacje do elektroniki analitycznej, a ostatecznie do bezprzewodowego interfejsu, umożliwiając lekarzom i położnym dostęp do wszystkich istotnych danych w aplikacji. Oprócz ultradźwięków, naukowcy planują wbudować także inne sensory, takie jak mikrofony, czujniki temperatury oraz elektrody.

Poza okresem ciąży, nowa technologia integracyjna może mieć duże znaczenie dla medycyny: zespół Newlife planuje opracować kolejne demonstratory do monitorowania noworodków. Czujniki do ciągłego EKG, nadzoru oddechu oraz spektroskopii podczerwieni do obserwacji aktywności mózgu mają być zintegrowane z miękką tekstylią body niemowlęcego i pieluszki. „Szczególnie dla wcześniaków i noworodków z ryzykiem zdrowotnym, zdalny monitoring stanowi sensowną alternatywę dla stacjonarnego pobytu i kablowego nadzoru. Aby to było możliwe, musimy zapewnić niespotykaną dotąd wygodę ultracienkich tekstyliów inteligentnych: nie może być wyczuwalnej elektroniki. Dodatkowo cały moduł musi być niezwykle niezawodny, ponieważ inteligentne tekstylia muszą wytrzymać pranie bez problemu” – wyjaśnia Christine Kallmayer, odpowiedzialna za projekt w Fraunhofer IZM.

W ramach projektu prowadzone są także badania nad możliwościami zdalnego nadzoru poprzez analizę danych z kamer i sensorów w łóżeczku niemowlęcym, aby wyciągać informacje o stanie zdrowia i samopoczuciu dziecka. Gdy podstawowa technologia naklejki, elektronicznych tekstyliów i sensorów w łóżeczku zostanie opracowana i przetestowana, partnerzy projektu zamierzają pójść o krok dalej: za pomocą rozwiązań opartych na chmurze, sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, mają ułatwić pracę personelowi medycznemu i zapewnić najwyższy poziom bezpieczeństwa danych.

Projekt Newlife jest koordynowany przez Philips Electronics Nederland B.V. i potrwa do końca 2025 roku. Jest finansowany w ramach inicjatywy Key Digital Technologies Joint Undertaking, pod numerem dofinansowania 101095792, z łącznym budżetem 18,7 miliona euro, przez Unię Europejską w ramach programu Horizon Europe.

Inni partnerzy projektu to ams International AG (CH), ams OSRAM/ams Sensors Germany GmbH (DE), Beneli AB (SE), Boston Scientific Limited (IE), CSEM SA (CH), Cuviva (SE), Fraunhofer EMFT/Fraunhofer IZM (DE), Fujitsu Finland Oy (FI), Insel Gruppe (CH), Kipuwex Ltd (FI), MEDrecord B.V. (NL), MOMM Diagnostics GmbH (CH), Nanoleq (CH), NIRx Medizintechnik GmbH (DE), Noldus InformationTechnology B.V. (NL), Philips Electronics Nederland B.V. (NL), Philips Medizin-Systeme Böblingen GmbH (DE), Polar Electro Europe AG (CH), Rekonas (CH), RISE Research Institutes of Sweden AB (SE), Sencure (NL), Teiimo GmbH (DE), TNO at Holst Centre (NL), Technische Universiteit Eindhoven (NL), Tyndall National Institute (IE), Uniwersytet w Turku (FI), Zoundream (CH).