ワイヤレス超音波モニターでトレーニングの準備完了 – Physics World

米国の研究者は、情報をワイヤレスで送信し、皮膚に快適に装着できる超音波トランスデューサーを設計し、以前のデバイスの XNUMX つの主要な欠点を克服しました。 によって開発された リン・ムヤン, シェン・シュー カリフォルニア大学サンディエゴ大学 (UCSD) の研究者らは、この新しいトランスデューサーを使用して、重篤な心血管疾患を患う患者を監視したり、アスリートがトレーニングを記録したりするのに役立てることができると考えています。

超音波トランスデューサーは、高周波音波を体内に送信し、密度と音響特性が異なる組織から反射された音波を検出することによって機能します。 過去数十年にわたり、プローブと回路の設計が改良され、超音波信号を処理するためのより優れたアルゴリズムと組み合わされて、人の皮膚のひだに適合できるトランスデューサーが生み出されてきました。 これにより、デバイスは超音波信号を継続的に測定できるようになり、静脈や動脈の脈動を監視するのに特に役立ちます。

徐氏の研究室の研究者らは、 以前に開発されたウェアラブル超音波プローブ これにより、血圧、血流、さらには心臓画像など、深部組織のいくつかの生理学的パラメーターを監視できるようになります。 それでも、このテクノロジーにはいくつかの欠点がありました。 「これらのウェアラブルプローブはすべて、電力とデータ収集のために大型の機械に接続されており、人間の動作中に相対的な位置が変化し、ターゲットを追跡できなくなります」と、UCSD でナノエンジニアリングを専攻する博士課程の学生であり、論文の主著者であるリンは説明します。紙入り ネイチャー·バイオテクノロジー デバイス上にあります。

これらの欠陥のため、以前の連続超音波センサーは着用者の可動性を著しく阻害する可能性がありました。 また、着用者が動き回るため、頻繁に再調整する必要がありました。

テザリングされていない超音波

これらの問題に対処するために、UCSD チームは、一連のトランスデューサと接続する小型で柔軟な制御回路をベースにした新しいデバイスを開発しました。 このデバイスは超音波信号を収集しますが、それらを直接処理しません。 代わりに、それらをコンピューターまたはスマートフォンにワイヤレスで中継し、機械学習を使用して処理します。

「私たちは、信号を自動的に分析し、移動する標的組織に最適な信号を持つチャネルを選択するアルゴリズムを開発しました」と Lin 氏は説明します。 「したがって、標的組織からの信号は、人間が動いている間でも継続します。」

研究者らは、この装置を使用して被験者の頸動脈の位置を追跡しながら、内部の血液の脈動を監視することで、この機能をテストしました。 この動脈は頭と首に血液を供給するため、被験者の頭のさまざまな動きによって生じる変位を認識するようにアルゴリズムをトレーニングしました。

チームは単一の被験者についてのみアルゴリズムをトレーニングしましたが、さらに高度な適応アルゴリズムにより、新しい装着者は最小限の再トレーニングでセンサーを使用できるようになりました。 一度訓練されると、この装置は、着用者が運動しているときでも、皮膚の下 164 mm の深さで頸動脈の拍動の超音波信号を検出できるようになりました。

マルチユースモニター

Xu氏らは当初、血圧モニターとしてのセンサーの機能をテストするつもりだった。 しかし、実験を通じて、動脈硬化、心臓から送り出される血液の量、着用者が吐き出す空気の量など、他の重要なパラメータも監視できることを発見しました。

ウェアラブル超音波センサーが心臓の連続画像を提供

最終的に研究者らは、彼らの設計が継続的な超音波モニタリングの幅広い可能性を開く可能性があると予測しています。 「ウェアラブル超音波技術を使用することで、患者をかさばる機械から解放し、超音波検査を自動化することができます」とリン氏は言います。 「深部組織の生理機能を動作中に監視できるため、医療用超音波検査や運動生理機能に前例のない機会が提供されます。」

これらの機能は、心血管疾患を抱えて生きる患者にとって人生を変える可能性がある、とリン氏は言う。 「リスクのある人々にとって、安静時または運動時の血圧と心拍出量の異常な値は心不全の特徴です」と彼は説明する。 しかし、アプリケーションはこれで終わりではありません。 「健康な人の場合、私たちのデバイスは運動に対する心血管反応をリアルタイムで測定できます。 したがって、各人が行っている実際のトレーニング強度についての洞察が得られ、個人に合わせたトレーニング計画の策定に役立てることができます。」

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