Подкожный сенсор размером 0,85?1,5 мм для мониторинга концентрации алкоголя в крови на фоне одноцентовой монеты с диаметром 19 мм. Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Постоянный мониторинг концентрации алкоголя в крови — важная задача, решение которой может спасти миллионы жизней. Если мониторинг осуществляется автоматически с передачей данных по беспроводной связи, то такой сенсор легко подключить в систему управления автомобилем — и больше никогда за руль автомобиля не сядет человек с концентрацией алкоголя в крови выше допустимого уровня. Двигатель просто не заведётся.

Более того, по желанию носителя такие сенсоры могут автоматически отправлять информацию в правоохранительные органы и в скорую помощь для автоматического реагирования на предельные концентрации алкоголя. Не секрет, что значительная доля тяжких преступлений и самоубийств совершается в состоянии алкогольного опьянения. Такой мониторинг тоже спасёт многие жизни.

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали миниатюрный имплантируемый биосенсор сверхнизкой мощности, который может использоваться для непрерывного долгосрочного мониторинга алкоголя. Чип достаточно мал, чтобы имплантироваться в тело прямо под поверхностью кожи и питается от беспроводного носимого устройства — например, от смартфона, умных часов или другого носимого устройства.

Миниатюрная микросхема размером 0,85?1,5 мм требует всего 970 нановатт для работы. Передача данных осуществляется методом обратного рассеяния (время измерения — не более трёх секунд). В принципе, такое малое количество энергии можно добывать непосредственно из тела человека: например, разлагая сахар в крови, или по разнице температур между внутренним и внешним контуром микросхемы. Или из различных фоновых источников: вибрация, радиоволны и проч. Но в данном случае разработчики реализовали самый простой способ получения энергии от постоянного внешнего передатчика, коим может выступать любой электронный гаджет или носимая электроника.


Сенсор по сравнению с ребром одноцентовой монеты толщиной 1,55 мм. Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

«Конечная цель этой работы — разработать постоянное, ненавязчивое устройство мониторинга алкоголя и наркотиков для пациентов в программах лечения наркомании, — говорит руководитель проекта Дрю Холл (Drew Hall), профессор электротехники инженерной школы UC San Diego Jacobs. Дрю Холл также сотрудничает с Центром беспроводной связи и Центром носимых сенсором, которые работают при Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Одна из проблем для пациентов в программах лечения зависимости — отсутствие удобных инструментов для постоянного мониторинга. Наиболее распространённый сейчас способ оценки уровня алкоголя в крови — это алкотестеры, довольно неуклюжие устройства. Для их использования нужно вступить в контакт с пациентом и попросить его о содействии, что не всегда возможно и удобно сделать. К тому же алкотестеры дают не очень точный результат, и их можно обмануть. Анализ крови — наиболее точный метод, но его должен выполнять квалифицированный специалист.

В качестве альтернативного метода измерения уровня алкоголя в крови предлагалось использовать специальные татуировки на теле со встроенными сенсорами алкоголя, однако и они не лишены недостатков. Такие татуировки легко удалить — и они предназначены для одноразового использования (то есть сами татуировки временные). По мнению разработчиков нового сенсора, подкожная инъекция — самый надёжный вариант для долговременного и точного отслеживания уровня алкоголя в крови на протяжении многих месяцев и лет.


Подкожный сенсор по сравнению с пенни и остриём биопсийной иглы размером 16G (1,65 мм). Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Чип биосенсора объёмом около одного кубического миллиметра вводится под кожу в интерстициальную жидкость, которая окружает клетки организма. Датчик покрыт алкогольоксидазой (КФ 1.1.3.13). Этот энзим выборочно взаимодействует с спиртом и производит субпродукт, который можно электрохимически обнаружить. Электрические сигналы передаются по беспроводной сети на соседнее носимое устройство, вроде умных часов, которое одновременно выступает источником беспроводного электропитания для чипа. Два дополнительных датчика на чипе измеряют фоновые сигналы и уровни pH, чтобы уточнить показатели по концентрации алкоголя. Маломощный стабилизатор напряжения использует амперометрические и потенциометрические методы с чувствительностью 2,5 наноамепр и 0,5 милливольт, соответственно.

Микросхему уже протестировали в лаборатории на смеси этанола в разбавленной человеческой сыворотке под слоями кожи свиньи. Теперь учёные планируют провести опыты на живых свиньях. Изобретатели подали патентную заявку на эту технологию.

Научная статья “A Sub-1 ?W Multiparameter Injectable BioMote for Continuous Alcohol Monitoring” представлена 10 апреля 2018 года на конференции IEEE Custom Integrated Circuits Conference в Сан-Диего.

Комментарии (18)


  1. GennPen
    11.04.2018 13:41
    +1

    Если мониторинг осуществляется автоматически с передачей данных по беспроводной связи, то такой сенсор легко подключить в систему управления автомобилем — и больше никогда за руль автомобиля не сядет человек с концентрацией алкоголя в крови выше допустимого уровня. Двигатель просто не заведётся.
    Заголовок спойлера


    1. dznchkone
      12.04.2018 12:38

      Скорее это будет так:

      Костюм для вечеринок будущего
      image


  1. dtBlack
    11.04.2018 14:37

    Теперь учёные планируют провести опыты на живых свиньях. Изобретатели подали патентную заявку на эту технологию.

    Вот предстоит эксперимент в котором "пьяная свинья" будет констатацией а не оскорблением...


    А по сути, что то мне не хочется в себя пихать всякие железки, тем более за одной пойдут другие "великолепные" устройства призванные облегчить нам жизнь и заодно улучшить контроль над людьми...


    1. Djeux
      11.04.2018 14:45

      Может быть использовано для слежением за злостными алко-водителями, по решению суда в добровольно принудительном порядке.


      1. Shpakov
        11.04.2018 15:04

        Скорее только в добровольном, в обмен на некоторые плюшки: для нарушивших — уменьшение наказания, для прочих — возможны варианты, от скидки на страховку/лечение до повышения социального рейтинга (Китай).
        Если человек против — то скорее всего электрошокер решит проблему…


        1. artskep
          11.04.2018 15:39
          +1

          Увы, но могут быть (и, скорее всего, рано или поздно будут) и другие варианты типа: не вживишь — работу водителем/пилотом/кем-там-еще фиг получишь.
          С одной стороны, конечно, логично — есть профессии, где алкоголь неуместен. Но в стиле киберпанка можно предположить, что это зайдет и на другие профессии, и, возможно, станет необходимым там, где это не так необходимо, и вообще фиг знает что именно там этот чип собирает… Да и не забываем про то, что даже самые приватные данные имеют свойство иногда утекать…

          Вобщем, будем надеяться, что большого смысла в этом устройстве не будет, т.к. все специальности, где критично наличие алкоголя заменят роботы. А злые корпорации не смогут пролоббировать поголовное чипирование непонятно чем и непонятно зачем.

          Ну, или вообще наступит сингулярность, и смысл существования мешков с мясом станет не столь существеннен в глобальном масштабе :-)


          1. bro-dev
            11.04.2018 19:54

            Главное чтобы дистанционно не детонировал голову.


  1. Neuromantix
    11.04.2018 16:09

    Что только не придумают вместо того. чтоб просто не пьянствовать.


  1. NickViz
    11.04.2018 17:58

    а можно такой же, только для инсулина? сколько людей спасибо бы сказало…


    1. D3D9EX
      11.04.2018 18:10

      Давно уже есть подобные системы с мониторингом и автоиньекцией, но цены…


    1. old_bear
      11.04.2018 18:15

      Да кому нужны эти несчастные несколько сотен миллионов диабетиков? Тут же речь о поголовном внедрении анальных зондов контроле социального поведения, а это можно дорого продать заинтересованным корпорациям. А какая замечательная возможность таргетированной рекламы. Как поступил сигнал, что клиент за компьютером навеселе — ему сразу можно что-нить продать ненужное.
      //sarcasm off


  1. dueler
    11.04.2018 18:54

    Это будет удар по услуге «трезвый водитель».


  1. usblexus
    11.04.2018 21:16

    Интересно предусмотрена процедура удаления чипа по завершению программы реабилитации алкоголиков/наркоманов или он будет вечно болтаться под кожей?


  1. Oneto
    12.04.2018 09:24

    Датчик химический и видимо определяет алкоголь в крови только несколько раз, пока активный компонент целиком не прореагирует с алкоголем, ну или достаточно как следует надраться и привести датчик в негодность.


  1. namee
    12.04.2018 09:24

    Уж лучше бы уровень сахара мерили. Было бы куда полезнее.


  1. sotnikdv
    12.04.2018 10:27

    Я просто оставлю это здесь

    image

    Как они будут отличать пассажира от водителя? Постоянно проверять и гасить движок? А не бояться потушить его во время движения или в пробке?

    У меня уже сейчас умная машина блокирует часть настроек панели т.к. «остановитесь, поставьте машину на тормоз и только тогда мы позволим вам присоединить телефон по bluetooth».
    Снять показания датчика пассажирского сиденья и понять, что рядом пассажир умные инженеры умной машины не додумались. Ну или нельзя выключить фары, если уже выключен движок. И примеров тьма.

    Современная машина и так уже становится напичкана весьма странными автоматическими ограничениями для\от идиотов, которые придуманы заботливыми генераторами идей, а реализованы трудолюбивыми загорелыми руками самого IT-шного полуострова.


  1. JulidaeB
    12.04.2018 11:56

    «Добывать энергию разлагая сахар в крови» — так можно и уровень сахара в итоге регулировать, плюс энергия на другие работы будет.


  1. ekqwual
    12.04.2018 13:08

    Более того, по желанию носителя такие сенсоры могут автоматически отправлять информацию в правоохранительные органы и в скорую помощь для автоматического реагирования на предельные концентрации алкоголя.

    добровольный осознанный носитель добровольно и осознанно подтверждает отсутствие самоконтроля и полагается на внешний контроль, на современный аналог пояса верности? так если ты такой добровольный и осознанный, просто не пей)

    алкотестеры, довольно неуклюжие устройства. Для их использования нужно вступить в контакт с пациентом и попросить его о содействии, что не всегда возможно и удобно сделать.

    добровольно в трубочку дуть не хочет, а чип присунуть себе всегда пожалуйста, выпишите два!

    разработать постоянное, ненавязчивое устройство мониторинга алкоголя и наркотиков

    мастера новояза и двоемыслия). и чип рядом с надписью «liberty» ну прям совсем тонко.