फिजिक्स वर्ल्ड - वायरलेस अल्ट्रासाउंड मॉनिटर कसरत के लिए तैयार है

अमेरिका में शोधकर्ताओं ने एक अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर डिजाइन किया है जो वायरलेस तरीके से सूचना प्रसारित करता है और पिछले उपकरणों की दो प्रमुख कमियों को दूर करते हुए इसे त्वचा पर आराम से पहना जा सकता है। द्वारा विकसित मुयांग लिन, शेंग जू और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय सैन डिएगो (यूसीएसडी) के सहकर्मियों के अनुसार, नए ट्रांसड्यूसर का उपयोग गंभीर हृदय संबंधी स्थितियों वाले रोगियों की निगरानी के साथ-साथ एथलीटों को उनके प्रशिक्षण पर नज़र रखने में मदद करने के लिए किया जा सकता है।

अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर शरीर में उच्च-आवृत्ति ध्वनि तरंगों को संचारित करके काम करते हैं, फिर विभिन्न घनत्व और ध्वनिक गुणों वाले ऊतकों से परावर्तित तरंगों का पता लगाते हैं। पिछले कई दशकों में, जांच और सर्किट डिज़ाइन में सुधार, अल्ट्रासाउंड संकेतों को संसाधित करने के लिए बेहतर एल्गोरिदम के साथ मिलकर, ऐसे ट्रांसड्यूसर का उत्पादन किया गया है जो किसी व्यक्ति की त्वचा की परतों के अनुरूप हो सकते हैं। इसने उपकरणों को लगातार अल्ट्रासाउंड संकेतों को मापने की अनुमति दी है, जो विशेष रूप से नसों और धमनियों के स्पंदन की निगरानी के लिए उपयोगी है।

जू की प्रयोगशाला में शोधकर्ताओं ने किया था पहले विकसित पहनने योग्य अल्ट्रासाउंड जांच जो रक्तचाप, रक्त प्रवाह और यहां तक ​​कि कार्डियक इमेजिंग सहित गहरे ऊतकों के कई शारीरिक मापदंडों की निगरानी कर सकता है। फिर भी, तकनीक में कुछ कमियाँ थीं। यूसीएसडी में नैनोइंजीनियरिंग में पीएचडी छात्र और प्रमुख लेखक लिन बताते हैं, "ये पहनने योग्य जांचें बिजली और डेटा संग्रह के लिए एक भारी मशीन से जुड़ी हुई हैं, और मानव गति के दौरान सापेक्ष स्थिति में स्थानांतरित हो जाएंगी, जिससे वे लक्ष्य का ट्रैक खो देंगे।" कागज में प्रकृति जैव प्रौद्योगिकी उपकरण पर।

इन खामियों के कारण, पिछले निरंतर अल्ट्रासाउंड सेंसर पहनने वाले की गतिशीलता को गंभीर रूप से बाधित कर सकते हैं। जैसे-जैसे पहनने वाले इधर-उधर घूमते रहते थे, उन्हें बार-बार पुन: समायोजन की भी आवश्यकता होती थी।

अल्ट्रासाउंड असंबद्ध

इन समस्याओं का समाधान करने के लिए, यूसीएसडी टीम ने एक लघु, लचीले नियंत्रण सर्किट पर आधारित एक नया उपकरण विकसित किया जो ट्रांसड्यूसर की एक श्रृंखला के साथ इंटरफेस करता है। यह उपकरण अल्ट्रासाउंड सिग्नल एकत्र करता है लेकिन उन्हें सीधे संसाधित नहीं करता है। इसके बजाय, यह उन्हें वायरलेस तरीके से कंप्यूटर या स्मार्टफोन पर रिले करता है, जो मशीन लर्निंग का उपयोग करके उन्हें प्रोसेस करता है।

लिन बताते हैं, "हमने सिग्नल का स्वचालित रूप से विश्लेषण करने और उस चैनल का चयन करने के लिए एक एल्गोरिदम विकसित किया है जिसमें चलती लक्ष्य ऊतक पर सबसे अच्छा सिग्नल है।" "इसलिए, मानव गति के दौरान भी, लक्ष्य ऊतक से संकेत निरंतर बने रहते हैं।"

शोधकर्ताओं ने मानव विषय की कैरोटिड धमनी की स्थिति को ट्रैक करने के लिए डिवाइस का उपयोग करके इस क्षमता का परीक्षण किया, जबकि भीतर रक्त के स्पंदन की निगरानी की। यह धमनी सिर और गर्दन को रक्त की आपूर्ति करती है, इसलिए उन्होंने विषय के सिर की विभिन्न गतियों के कारण होने वाले विस्थापन को पहचानने के लिए एल्गोरिदम को प्रशिक्षित किया।

हालाँकि टीम ने एल्गोरिदम को केवल एक ही विषय पर प्रशिक्षित किया, एक और उन्नत अनुकूलन एल्गोरिदम ने नए पहनने वालों को न्यूनतम पुनर्प्रशिक्षण के साथ सेंसर का उपयोग करने की अनुमति दी। एक बार प्रशिक्षित होने के बाद, उपकरण त्वचा के नीचे 164 मिमी तक कैरोटिड धमनी के स्पंदन के अल्ट्रासाउंड संकेतों का पता लगा सकता है, तब भी जब पहनने वाला व्यायाम कर रहा हो।

बहुउपयोगी मॉनिटर

जू और सहकर्मियों का मूल उद्देश्य रक्तचाप मॉनिटर के रूप में सेंसर की क्षमताओं का परीक्षण करना था। हालाँकि, अपने प्रयोगों के माध्यम से, उन्होंने पाया कि यह अन्य महत्वपूर्ण मापदंडों की भी निगरानी कर सकता है, जिसमें धमनी कठोरता, हृदय द्वारा पंप किए गए रक्त की मात्रा और पहनने वाले द्वारा छोड़ी गई हवा की मात्रा शामिल है।

पहनने योग्य अल्ट्रासाउंड सेंसर निरंतर कार्डियक इमेजिंग प्रदान करता है

अंततः, शोधकर्ताओं का अनुमान है कि उनका डिज़ाइन निरंतर अल्ट्रासाउंड निगरानी के लिए संभावनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला खोल सकता है। लिन कहते हैं, "पहनने योग्य अल्ट्रासाउंड तकनीक का उपयोग करके, हम मरीज को भारी मशीनों से मुक्त कर सकते हैं और अल्ट्रासोनिक परीक्षाओं को स्वचालित कर सकते हैं।" "डीप टिश्यू फिजियोलॉजी की गति पर निगरानी रखी जा सकती है, जो मेडिकल अल्ट्रासोनोग्राफी और व्यायाम फिजियोलॉजी के लिए अभूतपूर्व अवसर प्रदान करती है।"

लिन का कहना है कि ये क्षमताएं हृदय संबंधी समस्याओं से पीड़ित मरीजों के लिए जीवन बदलने वाली हो सकती हैं। उन्होंने बताया, "जोखिम वाली आबादी के लिए, आराम के समय या व्यायाम के दौरान रक्तचाप और कार्डियक आउटपुट के असामान्य मूल्य दिल की विफलता के लक्षण हैं।" लेकिन अनुप्रयोग यहीं समाप्त नहीं होते हैं। “स्वस्थ आबादी के लिए, हमारा उपकरण वास्तविक समय में व्यायाम के लिए हृदय संबंधी प्रतिक्रियाओं को माप सकता है। इस प्रकार, यह प्रत्येक व्यक्ति द्वारा की जाने वाली वास्तविक कसरत की तीव्रता के बारे में जानकारी प्रदान कर सकता है, जो वैयक्तिकृत प्रशिक्षण योजनाओं के निर्माण में मार्गदर्शन कर सकता है।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/