Langaton ultraäänimonitori on valmis harjoitteluun – Physics World

Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat suunnitelleet ultraäänianturin, joka välittää tietoa langattomasti ja jota voidaan pitää mukavasti iholla, mikä poistaa kaksi aiempien laitteiden suurta puutetta. Kehittäjä Muyang Lin, Sheng Xu ja kollegoidensa Kalifornian yliopistossa San Diegossa (UCSD), uutta anturia voitaisiin käyttää potilaiden tarkkailuun, joilla on vakavia sydän- ja verisuonisairauksia, sekä auttaa urheilijoita seuraamaan harjoitteluaan.

Ultraäänimuuntimet lähettävät korkeataajuisia ääniaaltoja kehoon ja havaitsevat sitten aallot, jotka heijastuvat kudoksista, joilla on eri tiheydet ja akustiset ominaisuudet. Viime vuosikymmeninä anturi- ja piirisuunnitteluun tehdyt parannukset yhdistettynä parempiin algoritmeihin ultraäänisignaalien käsittelyssä ovat tuottaneet muuntimia, jotka voivat mukautua ihmisen ihopoimuihin. Tämän ansiosta laitteet ovat pystyneet mittaamaan ultraäänisignaaleja jatkuvasti, mikä on erityisen hyödyllistä laskimoiden ja valtimoiden pulssin seurannassa.

Xun laboratorion tutkijoilla oli aiemmin kehitetyt puettavat ultraäänianturit joka voisi seurata useita syvien kudosten fysiologisia parametreja, mukaan lukien verenpainetta, verenkiertoa ja jopa sydämen kuvantamista. Siitä huolimatta tekniikassa oli joitain puutteita. "Nämä puettavat anturit on kytketty isoon koneeseen tehoa ja tiedonkeruuta varten, ja ne siirtyvät suhteellisessa asennossaan ihmisen liikkeen aikana, jolloin ne menettävät kohteiden jäljen", selittää Lin, UCSD:n nanotekniikan tohtoriopiskelija ja tutkimuksen johtava kirjoittaja. paperia sisään Nature Biotechnology laitteessa.

Näiden vikojen vuoksi aiemmat jatkuvat ultraäänianturit saattoivat vakavasti haitata käyttäjän liikkuvuutta. Ne vaativat myös toistuvia säätöjä, kun käyttäjät liikkuivat.

Ultraääni kytkemätön

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi UCSD-tiimi kehitti uuden laitteen, joka perustuu pienoiskokoiseen, joustavaan ohjauspiiriin, joka on liitäntä eri antureiden kanssa. Tämä laite kerää ultraäänisignaalit, mutta ei käsittele niitä suoraan. Sen sijaan se välittää ne langattomasti tietokoneeseen tai älypuhelimeen, joka käsittelee ne koneoppimisen avulla.

"Kehitimme algoritmin, joka analysoi signaalin automaattisesti ja valitsee kanavan, jolla on paras signaali liikkuvasta kohdekudoksesta", Lin selittää. "Siksi kohdekudoksesta tulevat signaalit ovat jatkuvia, jopa ihmisen liikkeen aikana."

Tutkijat testasivat tätä kykyä käyttämällä laitetta ihmisen kaulavaltimon sijainnin seuraamiseen samalla, kun se tarkkaili veren sykkimistä sisällä. Tämä valtimo toimittaa verta päähän ja kaulaan, joten he kouluttivat algoritmin tunnistamaan poikkeamat, jotka aiheutuvat kohteen pään eri liikkeistä.

Vaikka tiimi koulutti algoritmia vain yhdelle aiheelle, kehittynyt mukautumisalgoritmi antoi uusille käyttäjille mahdollisuuden käyttää anturia minimaalisella uudelleenkoulutuksella. Kun laite oli harjoiteltu, se pystyi havaitsemaan ultraäänisignaaleja kaulavaltimon pulsaatiosta jopa 164 mm:n syvyydeltä ihon alla, vaikka käyttäjä olisi harjoitellut.

Monikäyttöinen näyttö

Xu ja kollegat aikoivat alun perin testata anturin ominaisuuksia verenpainemittarina. Kokeidensa avulla he kuitenkin havaitsivat, että se voi seurata myös muita tärkeitä parametreja, kuten valtimoiden jäykkyyttä, sydämen pumppaaman veren määrää ja käyttäjän uloshengittämän ilman määrää.

Käytettävä ultraäänianturi mahdollistaa jatkuvan sydämen kuvantamisen

Viime kädessä tutkijat ennustavat, että niiden suunnittelu voi avata laajan valikoiman mahdollisuuksia jatkuvaan ultraääni seurantaan. "Käyttämällä puettavaa ultraäänitekniikkaa voimme irrottaa potilaan kookkaista koneista ja automatisoida ultraäänitutkimukset", Lin sanoo. "Syvän kudoksen fysiologiaa voidaan seurata liikkeessä, mikä tarjoaa ennennäkemättömät mahdollisuudet lääketieteelliseen ultraäänitutkimukseen ja liikuntafysiologiaan."

Nämä ominaisuudet voivat muuttaa elämää potilaille, joilla on sydän- ja verisuonisairauksia, Lin sanoo. "Riskiryhmille epänormaalit verenpaine- ja sydämentilavuusarvot levossa tai harjoituksen aikana ovat sydämen vajaatoiminnan tunnusmerkkejä", hän selittää. Mutta sovellukset eivät lopu tähän. "Tervelle väestölle laitteemme voi mitata sydän- ja verisuonivasteita harjoitteluun reaaliajassa. Siten se voi antaa käsityksen kunkin henkilön harjoittamasta todellisesta harjoitteluintensiteetistä, mikä voi ohjata henkilökohtaisten harjoitussuunnitelmien laatimista."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• EVM Finance. Hajautetun rahoituksen yhtenäinen käyttöliittymä. Pääsy tästä.
• Quantum Media Group. IR/PR vahvistettu. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/