Teadus ja tulevik

Kas tunned end hästi? Või on sind hetk tagasi tabanud tervisehäire? Seda ei ütle tulevikus esimesena arst, vaid kõikvõimalikud meditsiini- ja keskkonnaandurid

Tallinna Tehnikaülikooli IT-teadlane Yannick Le Moullec töötab koos meeskonnaga välja erinevaid elektroonikalahendusi, mis võivad oluliselt muuta meditsiinimaailma ja ka inimeste harjumuspärast elu.Foto: Arno Mikkor

Rubriiki toetab

Tallinna Tehnikaülikooli IT-teadlane Yannick Le Moullec töötab koos meeskonnaga välja erinevaid  elektroonikalahendusi, mis võivad oluliselt muuta meditsiinimaailma ja ka inimeste harjumuspärast elu, selgub ajakirjas EXCITE avaldatud artiklist.

Kas tunnete ennast hästi? Või on just hetk tagasi tabanud teid tervisehäire? Seda ei ütle teile tulevikus esimesena arst, vaid kõikvõimalikud meditsiini- ja keskkonnaandurid, mis teie tervisel või ka töökeskkonnal silma peal hoiavad. Mõnda andurit, mis teid „jälgib“ või teie südamel „silma peal hoiab“, ei pruugi te oma kehal, riietel või läheduses tundagi. 

Vananemine mõjutab andurite võidukäiku

Vananev rahvastik ja keskkonnahoid on kaks teemat, mis mõjutavad Le Moulleci sõnul meie ühiskonda tänapäeval ning eeldatavalt ka tulevastel kümnenditel. Juba 2020. aastal oli maailmas üle 60-aastaseid rohkem, kui alla 5-aastaseid lapsi. 2050. aastaks võivad üle 60-aastased inimesed moodustada kuni 22% maailma rahvastikust. See on suur katsumus sotsiaal- ja tervishoiusüsteemidele ning võib tekitada vajaduse täiustada jälgimis- ja abiseadmeid nii vanematele inimestele kui ka nende hooldajatele.

Alates 2013. aastast TalTechis töötanud prantslane Yannick Le Moullec rõhutab, et suundumusi saab välja selgitada mitmesuguste kasvuprognooside järgi. Nii võib prognoosida, et meditsiiniandurite turg kasvab 2020.–2030. aastatel ca 7,8% ja keskkonnaandurite turu oodatav kasv on ainuüksi aastatel 2021-26 üle 9,25%, kasvades 2,7 miljardi dollarini. 

Proovikivi – kas mürarikas keskkond mõjutab mõõtmist?

Nii ühendab Le Moullec programmi EXCITE raames kaks oma elektroonikaprojekti, mida saab rakendada just meditsiinis. „Need käsitlevad tervishoidu, kuid põhitöö ja uudsus seonduvad elektroonikavaldkonnaga,” rõhutab Le Moullec.

Kuna tegemist on mõõtmiselektroonika teemadega, keskendutaksegi projektis meetoditele, algoritmidele, kognitiivsele elektroonikale ja impedantsianduritele, mis tuvastaksid bioelektrilise impedantsi (BI) signaalid. Eelistatavalt peaks see toimuma kontaktivabalt, täpsemalt magnetinduktsiooni abil.  

Üks proovikive on südame-veresoonkonna andmete hankimine mürarikastest keskkondadest ja hemodünaamiliste parameetrite hindamine, nagu arteriaalne vererõhk, mida mõõdetakse meie käsivarre radiaalarteri bioelektrilise impedantsi abil.

Patsiendid ja arstid üle kogu maailma tajuksid muutust kohe. „Eesmärk on mõõta algoritmide ja elektroonika abil inimkeha omadusi, kasutades elektrisignaale isiku kehal, keda parasjagu uuritakse. Tavaliselt tehakse uuringuid jalal ja käel. Elektrisignaal läbistab koekihte, muutes signaali omadusi, misjärel saame olulist teavet kehas toimuva kohta,” selgitab Le Moullec.

Uued prototüübid tulekul

Mõõteelektroonika uurimisrühm arendab praegu aga välja prototüüpi, mis mõõdaks arteriaalset vererõhku käsivarrest spetsiaalse käevõru abil. See meetod on Le Moulleci sõnul palju mugavam kui tänapäeval kasutatav tavaline mõõteviis.

Selle rühma põhiteadlaste hulka kuuluvad professor Olev Märtens ja emeriitprofessor Mart Min ning just nende juhtimisel analüüsitakse signaale ja arendatakse välja algoritme, mis aitaksid hankida veelgi informatiivsemaid signaale.

Yannick Le Moullec, emeriitprofessor Mart Min ja professor Olev Märtens.Foto: Arno Mikkor

Kontaktivaba meetod (näiteks käevõru kasutamine!) on osutumas palju mugavamaks kui praegune alternatiiv – Holter-monitooring. Põhjuseks see, et Holter-monitori pole nii lihtne kanda, kuna plaastrid ei püsi paigal, tekitavad elektrimüra ja segavad üldse kogu protsessi.

Nii haiglad kui ka arstid on Le Moulleci sõnul uuest meetodist väga huvitatud, kuna see on kiirem ja lihtsam. „Ühe prototüübiga oleme üsna kaugele jõudnud, aga see on veel laboristaadiumis,” sõnab Le Moullec.

Leiutis plaanitakse ka turule tuua.  Kuigi Le Moulleci oma pole ainus uurimisrühm, kes selles vallas tegutseb, on tegemist siiski ainulaadse nähtusega bioelektrilise impedantsi valdkonnas.

Le Moullec avalikustab, et uurimisrühm töötab välja ka teisi (bio)impedantsipõhiseid kasutusviise (nt metallide mõõtmine), aga nendega pole jõutud nii kaugele kui südame-veresoonkonna meetoditega. 

Väike seade võib tuua suure läbimurde

Teine Le Moulleci töörühm, mis tegutseb Lab-on-a-Chipi nime all, töötab praegusel ajal aktiivselt murrangulise seadme kallal, mis võib tuua meditsiinisektorisse läbimurde. Selle eesmärk on luua kasutusmugav, automaatne ja kaasaskantav (Lab-on-a-Chip) bioanalüsaator, mille abil saaks teha tavapäraseid laborianalüüse ning analüüsida rakke, nt bakterite antibiootikumiresistentsust, eristada vähirakke tervetest rakkudest jne.

Viimasel ajal on nad rakendanud oma töös kontseptsiooni tõestamise meetodit, et luua madala hinnaga kaasaskantav läbivoolutsütomeeter, mille töö põhineb mikrovedelikel, mida kasutatakse bakterianalüüsiks. Seda on lihtne kasutada alates proovi andmisest kuni tulemuse saamiseni.

Mainitud tööetappe alustati projekti EXCITE raames ning arendatakse nüüd edasi ETAgi projektis PRG620, mida juhivad emeriitprofessor Toomas Rang ja vanemteadur Tamas Pardy koostöös TalTechi keemia- ja biotehnoloogiainstituudiga. Seade peaks analüüsima rakuomadusi, morfoloogiat ja diferentseerumist.  

Le Moullec tõdeb, et palju tööd ootab veel ees ning olulisemad uuendused tuleb patentida enne, kui need artiklites avaldatakse. 

Üks projekt ei ole meditsiiniga seotud

Kuid käimas on ka kolmas projekt, mis pole tervishoiuvaldkonnast – see on traadita roheline internet.

Põhiküsimus on energiatõhus tehnoloogia: milliseid algoritme, riistvara ja meetodeid kasutada? Kuna maailm harjub 5G-ga ja internet üha areneb, hakatakse aina rohkem kasutama andureid. Tähtis on, et energiakulu ei oleks liiga suur, samuti peavad seadmed olema tõhusad ja kestma väga pikka aega. 

Loe tervikartiklit ajakirjast EXCITE

Selles rubriigis vahendame maailma teadusuudiseid, tulevikuvaateid ning oma kõige põnevamaid tegemisi.

Populaarsed lood mujal Geeniuses

Ära jää ilma päeva põnevamatest lugudest

Telli Geeniuse uudiskiri

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate olulisematest Geeniuse teemadest.