211service.com
Bioczujniki Wystarczająco wygodne do noszenia 24-7
Wiele czujników medycznych, takich jak rodzaj używanych do monitorowania elektrokardiogramu serca (EKG) lub elektroencefalogramu monitorowania mózgu (EEG), wymaga bezpośredniego kontaktu ze skórą i lepkiej warstwy żelu, aby pomóc w przewodzeniu sygnałów elektrycznych. Obie technologie mogą być niezwykle precyzyjne, ale nie można ich łatwo przenieść ze szpitala do domu. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego uważają, że mogli rozwiązać tę lepką sytuację za pomocą czujnika, który może odczytywać EKG i inne dane przez ubranie, bez dotykania skóry.
Czujnik mózgu: Nowy czujnik bezdotykowy (na dole) można osadzić w opasce i wykrywać aktywność elektryczną poprzez włosy i materiał, bez dotykania skóry głowy.
Naukowcom ciężko było opracować coś, co może niezawodnie wykryć zmiany polaryzacji skóry bez bezpośredniego kontaktu. Elektrody EKG wykrywają czas, w którym fale o zmieniającej się polaryzacji (spowodowane skurczami mięśnia sercowego) przemieszczają się do różnych czujników, co ujawnia aktywność elektryczną różnych części serca. Obecnie czujniki te wymagają żelu lub kleju wywołującego alergie. Nieprzywierające lub suche czujniki są niewygodne i szczególnie wrażliwe na ruch, dlatego nie można ich używać poza kliniką ani przez długi czas.
Zamiast używać elektrod, naukowcy z UCSD zbudowali czujnik pojemnościowy, który przewodzi znacznie słabsze sygnały, ale może to robić na małych odległościach. Chociaż koncepcja sięga dziesięcioleci, wcześniejsze próby zbudowania takich czujników były niepraktyczne dla masowej produkcji – były albo zbyt drogie, zbyt wrażliwe na hałas z zewnątrz, albo jedno i drugie. Czujnik opracowany przez bioinżyniera Gert Cauwenberghs a jego doktorant, Mike Chi, używa gotowych komponentów i sprytnych obwodów, aby obejść te problemy. Powstały czujnik może wykrywać słabe zmiany pojemności i wzmacniać je, jednocześnie eliminując szum elektryczny otoczenia, który istnieje wokół nas. To, co jest dostępne dzisiaj, wymaga kilku dyskretnych komponentów, mówi Chi. Nasz proces sprawia, że jest niezawodny i niedrogi, dzięki czemu mamy obwód, który może być produkowany masowo.
Czujnik Chi jest niewiele większy niż jedna czwarta, a gdy wiele czujników jest osadzonych w materiale i połączonych ze sobą, tworzą przenośny monitor, który pacjenci mogą nosić na ubraniu podczas codziennych zajęć. Może to oznaczać wydłużenie czasu monitorowania i lepszą zgodność pacjentów.
Obecnie, gdy kardiolodzy chcą wiedzieć, jak wygląda czynność serca pacjenta przez dłuższy czas, muszą wysłać go do domu z monitorem Holter, przenośnym urządzeniem EKG, które wykorzystuje te same przewodowe, samoprzylepne elektrody, które stosuje się w szpitalu. Ale ten monitor może być używany tylko do 48 godzin, a nieprawidłowe rytmy serca nie zawsze występują w tak krótkim czasie. Wiele z tych zdarzeń jest przejściowych, a przy dzisiejszej technologii faktycznie je przegapiasz, ponieważ nie możesz ich wiarygodnie uchwycić, mówi Chi. Jeśli pacjent mógłby nosić kamizelkę na ubraniu, takie monitorowanie może trwać tak długo, jak wymaga tego lekarz.
Sprytna odzież: Po umieszczeniu w kamizelce nowe bezdotykowe czujniki mogą wykrywać aktywność serca przez koszulkę i można je nosić przez tydzień lub dłużej.
Włączenie czujników do pałąka umożliwia również monitorowanie niektórych aktywności elektrycznych w mózgu. W przypadku jednorazowej wizyty u lekarza z EKG i EEG prawdopodobnie nie ma znaczenia, czy [używasz lepkich czujników], czy nie. Ale w przypadku długotrwałego użytkowania to zdecydowanie robi różnicę, mówi Maysam Ghovanloo , bioinżynier w Georgia Institute of Technology.
Grupa UCSD współpracuje z grupą z Oregon State University, aby stworzyć całkowicie bezprzewodową wersję swojego czujnika z nadajnikiem Bluetooth, który może przekazywać informacje do odbiornika. Myślę, że to, co robią, jest naprawdę ważnym wkładem, mówi Eric Topol, dyrektor Scripps Translational Science Institute w San Diego i specjalista w dziedzinie zdrowia bezprzewodowego. Myślę, że jest to bardzo opłacalne i atrakcyjne i jest mile widzianym dodatkiem do zestawu narzędzi czujników bezprzewodowych.
Chi i Cauwenberghs mają nadzieję, że w dłuższej perspektywie czujniki mogą być również pomocne w rozwijaniu aplikacji interfejsu mózg-komputer. Chcieliśmy zbudować bardzo czuły czujnik, który może niezawodnie odbierać sygnały przez włosy bez brudzących żelów, otarć ani żadnych przygotowań. Coś, co jest łatwe w użyciu i bardzo szybkie, mówi Chi. Takie czujniki można by wykorzystać do pomocy pacjentom z urazami kręgosłupa w komunikacji, a nawet połączyć z systemami do gier.
Ale chociaż czujniki EEG mogą wychwycić pewną aktywność mózgu, czujniki muszą być bardziej czułe, ponieważ aktywność neuronów w mózgu jest wyjątkowo słaba. Elektrody bezdotykowe będą zaletą bez względu na to, gdzie umieścisz je na ciele, mówi Rahul Sarpeshkar , inżynier bioelektronik na MIT. Ale wszystkie te systemy, stosowane w medycynie, muszą radzić sobie z ruchem i siłą sygnału, co sprawia, że EEG jest trudniejsze technicznie.
Aplikacje kardiologiczne mogą być bliżej: Chi i Cauwenbergh mają dane pokazujące, że ich czujniki mogą odbierać sygnały, które są prawie tak dokładne, jak te zbierane za pomocą elektrod żelowych. Chi tworzy start-up, Cognionics, aby dalej rozwijać czujniki i rozpoczął już rozmowy z firmami produkującymi urządzenia medyczne.