Orang dalam industri mengeksplorasi semua aspek pengembangan platform sensor non-invasif untuk pemantauan berkelanjutan terhadap biomarker manusia, dan memberikan wawasan tentang keadaan saat ini dari kesiapan manufaktur perangkat penginderaan biomarker baru.
Dalam industri teknologi medis yang berkembang pesat, untuk perawatan kesehatan dan medis, perkembangan teknologi sekarang telah memungkinkan untuk meninggalkan pendekatan "satu ukuran cocok untuk semua", dan sebagai gantinya mengadopsi solusi khusus yang dilengkapi dengan fungsi penginderaan biomarker untuk meningkatkan Cara yang dipersonalisasi untuk memantau kondisi fisik individu. Biomarker merupakan salah satu jenis indikator fisiologis tertentu yang dapat digunakan untuk menentukan faktor risiko berbagai penyakit atau penyakit. Ini dapat memberikan data penting kepada individu dan dokter mereka untuk dengan cepat mengidentifikasi atau mengkonfirmasi kondisi atau penyakit yang mungkin memerlukan intervensi dengan cara terapeutik.
Dokter biasanya menggunakan penanda biologis untuk mendiagnosis dan memantau pasien yang mungkin menderita kanker, penyakit jantung, atau gejala diabetes yang sebelumnya tidak terdeteksi. Sensor biomarker non-invasif dapat secara akurat mengukur perubahan pada keringat dan cairan biologis lainnya, sehingga mencapai tujuan kebugaran dan memberikan manajemen medis dengan cara yang lebih personal, juga dikenal sebagai pendekatan yang berpusat pada pasien. Deteksi dini biomarker tertentu dapat meningkatkan efektivitas rencana pengobatan dan mengurangi angka kejadian dan jumlah pasien masuk rumah sakit yang disebabkan oleh kejadian buruk. Deteksi dini penyakit yang mengancam jiwa berpotensi menyelamatkan nyawa.
Gambar 1 Sensor yang dapat dikenakan
Peralatan kebugaran yang dapat dipakai arus utama dapat mendeteksi indikator pengukuran seperti langkah, detak jantung, dan kalori yang terbakar. Dalam masyarakat saat ini, minat orang pada perangkat yang dapat dikenakan semakin meningkat, dan minat mereka telah jauh melampaui pengukuran berbagai parameter biometrik hingga biomarker untuk mengukur cairan tubuh. Darah, keringat, air liur dan cairan biologis lainnya telah banyak digunakan dalam analisis klinis dalam pengaturan medis. Pemantauan berkelanjutan biomarker melalui cairan tubuh adalah proses non-invasif tanpa rasa sakit yang membantu memastikan kerjasama pasien - ini dapat membawa semua keuntungan bagi orang-orang yang berisiko penyakit kronis atau menderita penyakit semacam itu, bagi dokter mereka. Ini juga membantu. Pemantauan berkelanjutan yang sukses dari biomarker non-invasif yang akurat mewakili kemajuan besar dalam perawatan kesehatan dan juga akan membawa banyak peluang pasar bagi pengembang perangkat sensor.
Dibandingkan dengan darah atau cairan biologis lainnya, karakteristik unik keringat memungkinkan untuk dikumpulkan dan diuji dengan cepat dengan cara non-invasif. Peneliti, startup, dan pemimpin industri secara aktif terlibat dalam proyek terkait, merancang dan menguji sensor yang dapat mengukur berbagai biomarker dalam keringat manusia. Sudah ada berbagai perangkat prototipe yang memanfaatkan sepenuhnya teknologi penginderaan tabung nano karbon yang sangat sensitif dan hasil pengembangan cetakan chip silikon fleksibel ultra-tipis, mempertahankan perkembangan yang stabil.
Gambar 2 Konsep sensor biomarker
Misalnya, asam laktat merupakan penanda potensial yang sangat penting dalam keringat, karena dapat menunjukkan apakah tubuh seseorang mulai kelelahan dan telah digunakan sebagai indikator kematian pada semua penyebab pada pasien rumah sakit. Kemajuan tertentu juga telah dibuat dalam pengembangan teknologi pemantauan glukosa berbasis keringat, yang berpotensi untuk digabungkan dengan sistem pengiriman obat transdermal dan dapat digunakan untuk beberapa obat secara bersamaan. Sensor berbasis kulit juga dapat menguji keberadaan metabolit lain dalam keringat, seperti elektrolit, kalsium, dan ion logam berat. Melalui kolaborasi antara insinyur biomedis dan ilmuwan material, sensor fleksibel kecil yang dapat dikenakan diluncurkan, yang dapat membaca berbagai biomarker dalam struktur molekul keringat, dan kemudian mengirim data ke smartphone untuk analisis dan pelacakan waktu nyata .
Evaluasi kesiapan teknologi dan tingkat kesiapan manufaktur sangat penting dilakukan untuk sensor biomarker guna mengidentifikasi gap dan resiko dalam pengembangan. Ada banyak tantangan dalam pengembangan sensor fleksibel yang dapat mendeteksi tingkat konsentrasi biomarker yang diharapkan dalam keringat atau cairan tubuh lainnya. Dibandingkan dengan sampel darah, konsentrasi biomarker yang ada dalam keringat dan air liur jauh lebih rendah. Waktu yang diperlukan untuk mengumpulkan sampel dengan volume dan konsentrasi yang memadai sangat bergantung pada keluaran, masalah lingkungan, dan faktor lingkungan lainnya. Untuk perangkat yang dapat dikenakan dan perangkat sekali pakai, memastikan selektivitas dan konsistensi sensitivitas dari pembacaan cairan kompleks dengan biaya yang terjangkau merupakan kendala utama yang perlu diatasi oleh pengembang dan produsen sensor. Sampel cairan biologis dapat terus diperbarui di lingkungan laboratorium.Namun, meskipun perkembangan teknologi mikrofluida menjanjikan, subjek uji di dunia nyata telah membuktikan bahwa teknologi ini tidak cukup untuk mengisi kembali keringat dengan kecepatan yang cukup untuk menjaga keseimbangan. Dalam skenario kasus penggunaan pemantauan keringat, selektivitas, sensitivitas, stabilitas, dan keandalan sensor semuanya memainkan peran penting.
Sensor biomarker sekali pakai umumnya merealisasikan fungsinya melalui senyawa yang berperan sebagai reseptor biomarker tertentu, senyawa tersebut dapat mengubah kemoresepsi menjadi beban resistansi variabel pada sensor. Untuk akhirnya mengintegrasikan sensor ke dalam perangkat sekali pakai yang dapat dikenakan, di laboratorium, berbagai teknologi sensor biomarker yang menarik minat semua orang telah berhasil dikembangkan. Namun, jenis teknologi ini memerlukan pengembangan lebih lanjut. Produk yang dapat dikenakan yang menuntut mencapai standar kinerja yang disyaratkan. Untuk sampel dengan konsentrasi lebih rendah, sensor bahkan harus memiliki sensitivitas dan stabilitas yang lebih tinggi untuk mencapai tujuan aplikasi.
Pada saat yang sama, Molex telah mengembangkan berbagai platform tampilan sensor fleksibel ultra-tipis yang dapat berinteraksi dengan semua jenis sensor sekali pakai. Jenis platform sensor ini biasanya mengadopsi konfigurasi yang disesuaikan, sehingga sinyal dapat diinterpretasikan sesuai dengan kemampuan respons sensor dan persyaratan aplikasi yang diberikan. Konsentrasi sensor pada jenis platform tampilan ini sering kali lebih tinggi daripada konsentrasi yang dapat dicapai pada perangkat sensor yang dapat dikenakan pamungkas. Sambil memastikan celah, hal ini membantu untuk menunjukkan potensi teknologi. Setelah menerima senyawa biomarker, senyawa ini dapat secara efektif diubah menjadi beban yang dapat diidentifikasi pada sensor, dan kemudian beban ini biasanya dapat diperkuat dan didigitalisasi, ditransmisikan ke prosesor untuk kalkulasi logika, dan akhirnya ditampilkan oleh indikator. Layar atau HMI lainnya (misalnya, aplikasi seluler) ditampilkan kepada pengguna.
Keberhasilan komersial perangkat bergantung pada faktor bentuk dan kinerja sistem sensor selain kemampuan produksi dan yang terpenting biaya. Keandalan integrasi komponen elektronik lebih diprioritaskan daripada kurva komersialisasi teknologi sensor biomarker. Serangkaian platform sensor dapat digunakan untuk memodelkan sinyal biomarker prototipe dan melakukan pengujian fungsional subsistem. Fitur utama dari platform sensor biomarker tipikal termasuk mikroprosesor, penguat operasional dan konverter analog-ke-digital, indikator LED atau layar fleksibel ultra-tipis, antena, penyimpanan tambahan yang memungkinkan, dan baterai tombol atau film tipis.
Dengan mengadopsi komponen papan sirkuit cetak hasil cepat berbasis FR-4, konsep desain sensor terintegrasi dapat diwujudkan, dan berbagai variabel dalam desain baru dapat dibatasi. Perkembangan terkini dalam pencetakan fungsional fleksibel dan bahan dan teknologi perakitan dapat mewujudkan komponen elektronik sensor hibrida fleksibel yang lebih ekonomis dan lebih ringan daripada sirkuit tembaga terukir kaku atau fleksibel tradisional. Platform sensor biomarker yang dibangun di atas sirkuit perak fleksibel memungkinkan tata letak sirkuit dua sisi yang lebih kompleks, lebih fleksibel, dan lebih tahan lama. Sistem tipikal dapat mencakup substrat polietilen tereftalat (PET), di mana aplikasi tinta perak dan tinta dielektrik menggunakan teknik pencetakan yang banyak digunakan. Bergantung pada persyaratan aplikasi spesifik, misalnya, komponen dapat mengintegrasikan paket QFN pitch 0,50 mm untuk IC, paket untuk melindungi komponen utama, baterai film tipis berbasis zinc-mangan atau lithium polymer, perekat rakitan biokompatibel, dan grafik Lapisan penutup memberikan tampilan cantik untuk produk jadi.
Gambar 3 Sirkuit hybrid fleksibel Soligie
Untuk faktor inti dari platform sensor terintegrasi, anggaran daya menjadi pertimbangan pertama, kemudian firmware perlu dikembangkan untuk menjalankan fungsi mikrokontroler, proses mikrokontroler, dan data digital yang diperkuat yang dikirim dari sensor, penguat operasional, dan ADC. Memprogram, kemudian mengirimkan data ke smartphone atau perangkat seluler lainnya melalui teknologi nirkabel Jenis teknologi nirkabel ini sering kali menggunakan teknologi Near Field Communication (NFC 13.56MHz) atau Bluetooth Low Energy (BLE). Saat ini, sebagian besar sensor terintegrasi dirancang dengan ketebalan mulai dari 2 hingga 5 mm. Namun, faktor bentuk sebenarnya dari sensor biomarker yang dapat dikenakan harus lebih tipis untuk menghadirkan kenyamanan maksimal bagi pengguna dan meminimalkan gangguan. Cetakan chip silikon yang lebih tipis dapat mewujudkan substrat yang lebih tipis dan lebih fleksibel. Teknologi perakitan dan pencetakan board-to-board dan roll-to-roll berkecepatan tinggi dapat memproses media yang lebih tipis (tebal 1 hingga 2 mm) dalam batch yang lebih besar.
Gambar 4 Platform sensor fleksibel Soligie
Untuk mendeteksi serangkaian biomarker dalam cairan biologis manusia, kemajuan yang signifikan telah dicapai dalam meningkatkan konsistensi sensor fleksibel ultra-tipis. Namun, dibandingkan dengan sensor yang digunakan untuk menghitung langkah atau faktor eksternal lainnya seperti getaran, guncangan, suhu sekitar atau suhu permukaan, dan kelembapan, persyaratan perangkat yang dapat dikenakan yang bersentuhan dengan cairan biologis akan lebih baru dan lebih inovatif. Njelimet. Kami perlu melakukan lebih banyak pekerjaan untuk membangun solusi sensor biomarker terintegrasi miniatur yang dapat dikenakan. Solusi tersebut harus memiliki tingkat keandalan dan akurasi yang tinggi, mengadopsi desain satu kali, dan sangat ekonomis. Banyak pengembang perintis sedang mengerjakan komponen elektronik yang patuh dan berbiaya rendah, yang dapat dipakai untuk memantau kesehatan manusia dan indikator kinerja. Nantikan pembaruan kami.
- Film klasik "Mamma Mia 2" kembali ke mulut-ke-mulut, pra-produksi, nyanyian dan tarian gembira menciptakan suasana musim panas yang unik