Az ultravékony e-tattoo folyamatos szívfigyelést biztosít – Physics World

A szív- és érrendszeri betegségek a vezető halálokok világszerte. A folyamatos szívmonitoring lehetővé teheti a szívbetegségek korai felismerését, lehetővé téve az időben történő beavatkozást a súlyos szívszövődmények megelőzésére. A hagyományos megfigyelő eszközöket azonban klinikai körülmények között tervezték, és túl nehézek és energiaéhesek a mozgásban lévő emberek hosszú távú mérésére.

Egy csapat elindult felfelé A Texasi Egyetem Austinban Ezt a problémát kívánja megoldani egy ultravékony (200 µm) és könnyű (2.5 g) készülék létrehozásával, amely a klinikán kívül is folyamatos szívmonitorozást biztosít. A nyújtható elektronikus tetoválás vagy e-tetoválás orvosi kötszeren keresztül kapcsolódik a mellkashoz. Rendkívül alacsony energiafogyasztással (kevesebb, mint 3 mW) büszkélkedhet, kisméretű akkumulátorral működik, több mint 40 órás élettartammal, és vezeték nélkül, valós idejű adatfolyamot továbbít egy gazdagépre, például mobiltelefonra.

„A legtöbb szívbetegség nem túl nyilvánvaló. A kár a háttérben történik, és nem is tudunk róla” – magyarázza a vezető szerző Nanshu Lu sajtónyilatkozatában. "Ha folyamatos, mobil monitorozást biztosítunk otthon, akkor korai diagnózist és kezelést végezhetünk, és ha ez sikerül, a szívbetegségek 80%-a megelőzhető."

Kettős módú elektromechanikus érzékelés

Az e-tetoválás két kulcsfontosságú szívjel mérésével működik: a szív elektromos aktivitását elektrokardiográfiával (EKG); és mechanikus szívritmus (a szívösszehúzódás és a vérmozgás által okozott finom rezgések) szeizmokardiográfiával (SCG). Az EKG-érzékelő biokompatibilis grafitfilm-elektródák segítségével kapcsolódik a testhez, míg az SCG-t egy nagy felbontású, alacsony zajszintű gyorsulásmérő rögzíti.

Az EKG és az SCG jelek közötti szinkronizálás lehetővé teszi a kulcsfontosságú kardiális időintervallumok – az ejekció előtti periódus (PEP) és a bal kamrai ejekciós idő (LVET) – nagy pontosságú mérését. Az ilyen időintervallumok számos szív- és érrendszeri betegség fontos indikátorai, de jelenleg csak invazív módszerekkel mérhetők.

"Ez a két mérés, az elektromos és a mechanikus, együtt sokkal átfogóbb és teljesebb képet nyújthat arról, hogy mi történik a szívvel" - mondja Lu. "Sokkal több szívjellemző van, amelyek nem invazív módon kinyerhetők a két szinkronban mért jelből."

A hosszú távú viselésre tervezett e-tetoválásnak kényelmesnek kell lennie, meg kell felelnie a mellkas körvonalainak, és a felhasználó mozgása során a bőrrel együtt kell nyúlnia. Ennek elérése érdekében a csapat szerpentin összeköttetéseket használt az érzékelők és az elektronikus áramkörök között. Azt találták, hogy az e-tetoválás akár 20%-ra is megnyúlhat anélkül, hogy bármilyen károsodás vagy jelminőség romlana.

Teljesítmény-összehasonlítások

A kapott jelek minőségének ellenőrzése érdekében a kutatók összehasonlították az e-tetoválás érzékelőinek adatait az aranystandard klinikai eszközökkel, és megfigyelték, hogy mindkét eszköz egyenértékű jeleket és adatokat rögzített. Ezt követően öt egészséges önkéntesen tesztelték az e-tetoválást, akik statikus pózban viselték az e-tetoválást, és szünetekkel, növekvő terhelés mellett kerékpároztak. Összehasonlításképpen a résztvevők non-invazív szívteljesítmény-monitort (NICOM) is viseltek.

A statikus pózok során az e-tattoo és a NICOM által mért pulzusszám minden résztvevőnél jól megegyezett, 0.07±1.21 ütés/perc (bpm) különbséggel. Ahogy a résztvevők a fekvésről az egyenes ülésre, majd az állóra tértek át, az e-tetoválás a vártnak megfelelően megnövekedett PEP-t és csökkent LVET-t regisztrált. Ez azt mutatja, hogy az eszköz képes mérni a testtartás változásai által okozott kis változásokat a szív időintervallumában.

A grafén tetoválás mandzsettamentességet biztosít
vérnyomás monitorozás

A kerékpáros kísérletben az e-tattoo és a NICOM pulzusmérései ismét erősen korreláltak, 0.02±1.24 bpm különbséggel. Az EKG-jel érintetlen maradt a kerékpározás során, de az SCG-jelet megsértették a mozgási műtermékek. Így a kutatók megvizsgálták az egyes kerékpáros szegmensek közötti pihenőidőket, amelyek során az e-tattoo és a NICOM közötti LVET átlagos különbsége –0.44 ± 8.74 ms volt. Ez a lineáris összefüggés azt mutatja, hogy az e-tetoválás életképes alternatívát jelenthet a terjedelmes és drága klinikai monitorokkal szemben.

Végül a csapat egy hosszú távú hordhatósági tesztet hajtott végre egyetlen alanyal, aki több mint 24 órán keresztül viselte az e-tetoválást, hogy bemutassa annak használatát a mindennapi körülmények között. Az e-tetoválás jó korrelációt mutatott egy fogyasztói okosórával a pulzusmérés során. A hosszú távú adatok manuális vizsgálata azt mutatta, hogy a pihentető szakaszok (például számítógép előtti munka, séta vagy alvás közbeni szünet) során az EKG és SCG adatok többnyire mozgási műtermékektől mentesek, és alkalmasak a szív időintervallumainak kinyerésére.

A kutatók leírják az e-tetoválást Fejlett elektronikus anyagok.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• EVM Finance. Egységes felület a decentralizált pénzügyekhez. Hozzáférés itt.
• Quantum Media Group. IR/PR erősített. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/ultrathin-e-tattoo-provides-continuous-heart-monitoring/