Зеев Залевский: «На расстоянии мы можем измерить кровяное давление»

— Вы являетесь одним из разработчиков устройств, которые могут бесконтактно мерить давление или определять уровень алкоголя в крови. Как они устроены?

— Главное в них — это камера и лазер. Мы направляем лазер на поверхность и настраиваем оптику таким образом, чтобы мы могли фиксировать движения поверхности с нанометрической точностью. И эта точность может быть получена даже для поверхностей, которые находятся в сотнях метров от устройства, и для поверхностей, которые движутся. В данном случае я имею в виду поверхность кожи. Когда ваше сердце бьется и кровь пульсирует, это вызывает движения поверхности кожи, которая находится близко к главным сосудам, и эти движения коррелируют с разными биомедицинскими параметрами. Мы смогли продемонстрировать во время доклинических и клинических испытаний, что можем измерить частоту пульса, кровяное давление, параметры дыхания, а также уровень в крови глюкозы, алкоголя, кислорода, свертываемость крови.

— А как, наблюдая за кожей, которая находится рядом с главными сосудами, можно снимать такие показатели? То есть как движения кожи коррелируют с этими параметрами?

— Во-первых, определенные химические вещества влияют на сердцебиение. Если вы пьете алкоголь, временной профиль сердцебиения изменяется. Во-вторых, некоторые химические вещества влияют на вязкость крови, а это, в свою очередь, меняет характер движения поверхности кожи рядом с основными кровяными артериями. Эти изменения совсем небольшие, они на нанометрической шкале, но нанометрическая точность оценки этих движений и правильная калибровка оптики позволяет нам связать такие движения с биомедицинскими параметрами, даже если нужно измерить несколько параметров одновременно.

— И какие технологии тут задействованы?

— Мы работаем со спекл-структурой. Что это такое? Когда лазер освещает поверхность, обратное отражение обычно очень неоднородное, и мы видим случайную картину из пятнышек — другими словами, спекл-структуру. Эта картина возникает при наложении световых волн друг на друга. Ученые и раньше работали со спекл-картиной в другой сфере, но было невозможно измерить биомедицинские параметры, потому что, когда поверхность движется, спекл-структура хаотично изменяется. Все, что мы сделали, это модифицировали оптику нашей камеры таким образом, что эти случайные структуры изменяются не случайным, а заданным образом. То есть мы как бы прогнозируем эти изменения в соответствии с некоторыми правилами. Мы отслеживаем эти изменения, сравниваем с правилами и с помощью этого сравнения можем фиксировать движения поверхности с нанометрической точностью с большого расстояния. А движения поверхности кожи рядом с артериями коррелируют с биомедицинскими параметрами.

Это работает так во всех случаях, которые я упомянул, кроме случая внутриглазного давления. Тут мы не смотрим на основные артерии — мы смотрим на обратное отражение от роговицы глаза. Происходит следующее: в сетчатке глаза есть кровеносные сосуды, они пульсируют, и эта пульсация — маленькие движения кровеносных сосудов. Поскольку в глазе есть жидкость, эти движения сетчатки передаются на роговицу, то есть на наружную часть глаза. И коэффициент этой передачи коррелирует с уровнем внутриглазного давления — давлением жидкости внутри глаза. Это очень важно для диагностики глаукомы, второго по распространению офтальмологического заболевания, потому что повышение внутриглазного давления — основной симптом глаукомы.

— Эти устройства уже применяются во врачебной практике?

— Многие технологии, над которыми я работал, были внедрены в промышленное производство. Что касается устройств, о которых я рассказывал, часть из них уже коммерциализирована, а часть — в процессе коммерциализации. Когда я говорю «коммерциализирована», это значит, что компании уже получили разрешение на производство, но пройдет некоторое время до выхода продукта на рынок. То, что мы пытаемся сделать прямо сейчас, — это разработать специальный браслет или часы, в которые встроен сенсор, а сенсор — это, как я уже говорил, камера, лазер и алгоритм обработки изображений, которые фиксирует камера. Такое устройство будет отслеживать движения поверхности кожи на запястье, рядом с лучевой артерией. Кстати, мне очень важно отметить, что я не единственный разработчик этого метода и устройств — над ними трудились мои коллеги: в первую очередь, это Хавьер Гарсия из Валенсийского университета (Испания) и мой бывший аспирант Евгений Бейдерман. Они мои главные партнеры. Кроме того, у нас есть целая команда исследователей и инженеров, которые нам помогают.

— У вас более 50 патентов, и есть ощущение, что вы совмещаете черты ученого и предпринимателя. Для России это скорее нетипично, а для Израиля?

— В Израиле это типично для нескольких факультетов. Я работаю на инженерном факультете Университета имени Бар-Илана и занимаюсь прикладными вещами, поэтому я тесно работаю и с наукой, и с бизнесом. При этом в каждом университете Израиля есть компания (она принадлежит университету), в чьи задачи входит коммерциализация научных технологий, которые разрабатываются в университете. И когда мы занимаемся исследованиями, которые могут иметь промышленное применение, эта компания вкладывает деньги в получение патента на технологию и помогает наладить связи с большими коммерческими структурами, которые могут быть заинтересованы в том, чтобы взять такую технологию и сделать из нее продукт. И кроме того, перед тем как прийти в университет, я участвовал в нескольких стартапах, которые были направлены на то, как превратить оптикоэлектронную технологию в конечный продукт. Поэтому да, можно сказать, что я как бы по обе стороны баррикад.

— Каких открытий в области медицины вы ждете?

— О, это связано с тем, чем я занимаюсь. Мне интересны разные сферы оптики, и сейчас я работаю над созданием так называемых лабораторий на чипе, которые позволят делать быстрые анализы. Я участвую в проекте по исследованию ДНК, и моя команда разрабатывает очень дешевый для конечного потребителя и очень маленький чип для определения мутаций в ДНК с точностью до нуклеотида. Это маленькая пластинка в несколько миллиметров, которая делает анализ капли крови и определяет заданную мутацию ДНК.

Так вот, чего я очень жду, так это развития персонализированной медицины, которая позволит создавать лекарства и подбирать лечение индивидуально, исходя из свойств ДНК каждого конкретного человека. И такая медицина должна идти в комплексе с диагностическими чипами, о которых я упомянул.

И еще одна сфера моих интересов — это наноробототехника. Знаете, когда наноробот помещается в кровь и проводит необходимое лечение изнутри. Я немного связан и с этой сферой и очень жду ее развития по всему миру, потому что для продуктивной работы важно, чтобы я мог обмениваться опытом с учеными из других стран и чтобы мы шли с ними в ногу.  

— Ваше самое известное изобретение — это игровой контроллер Kinect. Ваши дети играют с его помощью?

— Мои дети относительно маленькие. Старшему сыну почти семь, а самому младшему ребенку два с половиной. То есть они еще не в том возрасте. Но через пару-тройку лет, думаю, будет в самый раз.

— Вы помните что-то из вашего советского детства?

— Меня увезли из Санкт-Петербурга, когда мне было восемь лет, и я не был в России 27 лет. В 2006 году я приехал в Санкт-Петербург, чтобы участвовать в конференции. Погулял по городу и даже прошел мимо дома, где жила моя семья. Я помню улицы и понимаю немножко русский, но мои разговорные способности не очень хороши. В тот визит я даже попытался их проверить. После Петербурга я поехал в Москву и в одном из музеев, кажется, это было в Кремле, увидел, что есть разница в цене билетов для туристов и местных жителей. Я сказал себе: «Хорошо, попробую выдать себя за местного». Я подошел к кассе, протянул даме в окошке деньги и сказал: «Пожалуйста, один билет». Она посмотрела на меня и ответила по-английски, что для туристов цена другая.