Sinqapur Milli Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Biopotensial və biomexaniki siqnalları birləşdirən çarpaz modal epidermal sensor dəqiq hemodinamik monitorinqə və yüksək dəqiqlikli jest tanımaya imkan verir. Mənbə: NUS Dizayn və Mühəndislik Kolleci

Geyilə bilən sağlamlıq monitorlarının imkanları getdikcə artmaqdadır, lakin əksəriyyəti hələ də müxtəlif növ bədən siqnallarını izləmək üçün hər birinin öz dövrəsi və dəri hissəsi olan ayrı sensorlar tələb etməsi ilə məhdudlaşır. Bu, daha böyük cihazlara, daha yüksək enerji istehlakına və gecə-gündüz monitorinqə ehtiyacı olan hər kəs üçün daha böyük narahatlığa səbəb olur.

Sinqapur Milli Universitetinin (NUS CDE) Dizayn və Mühəndislik Kollecinin Biotibbi Mühəndislik kafedrasının dosenti Liu Yuxinin rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu bu məhdudiyyəti aradan qaldıran çarpaz modal dəri sensoru hazırlayıb.

X-Sig adlandırılan cihaz, ürək ritmləri və əzələ siqnalları kimi bədənin elektrik impulslarını nəbz təzyiq dalğaları və əzələ yığılmalarının yaratdığı qüvvələr kimi mexaniki siqnalları ilə bir kanal vasitəsilə ötürülən tək bir kompozit dalğa formasına birləşdirir.

“Nature Sensors” jurnalında dərc olunmuş bu iş , daha sadə, daha kiçik və daha enerjiyə qənaət edən geyilə bilən sağlamlıq monitorlarının yolunu açır ki, bu da klinik şəraitdən kənarda davamlı sağlamlıq monitorinqinin daha geniş tətbiqini təşviq edə bilər.

“Bədənimiz zəngin elektrik və mexaniki siqnal qarışığı yaradır, lakin ənənəvi geyilə bilən cihazlar onları təcrid olunmuş şəkildə aşkarlayır ki, bu da ayrıca aparat tələb edir. Biz bu siqnalları emal elektronikasına çatmazdan əvvəl sensorun özündə birləşdirərək işləri daha sadələşdirmək istədik”, – deyə dosent Liu bildirib.NUS tədqiqatçıları, dosent Liu Yuxin (sağda) və Dr. Wu Xiaodong, tək çıxış kanalından elektrokardioqrafiyanı, elektromioqrafiyanı, radial nəbzi və fors mioqrafiyanı izləyə bilən epidermal sensor hazırladılar. Mənbə: NUS Dizayn və Mühəndislik Kolleci

Bir çıxışa aparan iki sensor təbəqəsi

Ənənəvi geyilə bilən sistemlər elektrokardioqrafiya (EKQ, ürək fəaliyyətinin elektrik izi) və elektromioqrafiya (EMQ, əzələ yığılmalarını idarə edən elektrik impulsları) kimi elektrik siqnallarını qeyd etmək üçün elektrodlardan istifadə edir.

Digər tərəfdən, qan axınından və qüvvət mioqrafiyasından (FMG, dəri altında əzələlər yığıldıqda təzyiq dəyişir) gələn radial impuls dalğaları kimi mexaniki siqnalları aşkar etmək üçün fərqli bir sensor sinfi tələb olunur. Hər bir sensor növü, xam siqnalları şərtləndirən və rəqəmsallaşdıran, həcm və enerji istehlakı artıran xüsusi bir dövrə olan öz analoq ön ucu tələb edir.

Komandanın X-Sig sensoru, iki funksional elementi bir yerə şaquli olaraq yığan çarpaz təbəqəli arxitektura vasitəsilə bu təkrarlanmanı artıq edir: elektrik siqnallarını tutmaq üçün keçirici elektrod və biomexaniki siqnalları aşkar etmək üçün basıldıqda gərginlik yaradan ultra nazik pyezoelektrik təbəqə.

Hər iki təbəqə gərginlik çıxışları yaratdıqca, onların siqnalları sensorun özündə təbii olaraq tək bir dalğa formasına birləşir və bu da ayrı emal dövrələrinə ehtiyacı aradan qaldırır.

Elektrod, uzun müddətdir mövcud olan materiallar arasında güzəşt yaratmaq üçün üç molekulyar mühəndislik poliuretan təbəqəsindən – biri elastik, biri yapışqan və biri keçirici – istifadə edir. Bu, elektrik baxımından yaxşı işləyən keçiricilərin dəriyə zəif yapışmasına səbəb olur.

Bu funksiyaları fərqli təbəqələr arasında ayırmaq, elektrodun həm güclü dəri yapışmasına, həm də aşağı elektrik impedansına nail olmasına imkan verir və hər iki ölçüdə kommersiya gel elektrodlarından daha yaxşı performans göstərir.

Həm elektrod, həm də pyezoelektrik təbəqələr perforasiya olunub, buna görə də yapışqan kiçik dəliklər vasitəsilə birbaşa dəriyə yapışa bilir və əyri bədən səthlərinə etibarlı şəkildə uyğunlaşır. 24 saat davamlı aşınmadan sonra dəri qıcıqlanması müşahidə edilməyib və elektrod materialları ardıcıl olaraq su və etanol ilə yuyulmaqla tam şəkildə təkrar emal edilə bilər.

Ürək döyüntüsündən qan təzyiqinə qədər bir ağıllı yamaqda

Radial arteriyanın üzərindəki biləyə yerləşdirilən X-Sig sensoru EKQ və nəbz dalğası siqnallarını eyni vaxtda tutur. Qarışdırılmış dalğa formasından maşın öyrənmə alqoritmi ürək döyüntüsünün tezliyini və nəbzin gəlmə vaxtını — ürəyin elektrik tetikleyicisi ilə nəticələnən təzyiq dalğasının biləyə çatması arasındakı gecikməni — çıxarır və sonra bu xüsusiyyətlərdən manjet olmadan davamlı olaraq qan təzyiqini qiymətləndirmək üçün istifadə edir.

Proqnozlaşdırılan dəyərlər, standart manjet əsaslı monitorla müqayisədə sistolik qan təzyiqi üçün cəmi 0,27 mm civə sütunu və diastolik qan təzyiqi üçün 0,33 mm civə sütunu orta fərqlər göstərdi ki, bu da Elektrik və Elektronika Mühəndisləri İnstitutunun manjetsiz qan təzyiqi cihazları üçün standartına əsasən ən yüksək dəqiqlik dərəcəsinə (A sinfi) cavab verir.

Sistem həmçinin könüllülər oturma, ayaq üstə durma, nəfəs tutma manevrini yerinə yetirmə və qısa məşqlər arasında hərəkət etdikcə gözlənilən qan təzyiqi dəyişikliklərini etibarlı şəkildə izləyib.

İkinci nümayişdə komanda əl hərəkətlərini təsnif etmək üçün sensoru ön kola birləşdirdi. EMG və FMG-ni bir kanalda birləşdirməklə X-Sig sensoru 10 fərqli jestdə 96,4% dəqiqlik əldə etdi, halbuki təkcə EMG üçün bu rəqəm 72,1%, təkcə FMG üçün isə 82,9% idi. Birləşdirilmiş siqnal əzələ fəaliyyəti haqqında tamamlayıcı elektrik və mexaniki məlumat daşıdığı üçün modelin yüksək dəqiqliyə çatması üçün hər jestdə yalnız 70 təlim nümunəsi lazım idi ki, bu da tək modallıq sistemlərinin adətən tələb etdiyinin bir hissəsidir.

Tədqiqatçılar həmçinin göstəriblər ki, X-Sig sensoru eyni zamanda tək bir bədən nahiyəsindən dörd siqnal növünün hamısını – EKQ, EMG, nəbz dalğaları və FMG – tuta bilir və bu imkanları daha da araşdırmağı planlaşdırırlar. Potensial tətbiqlər manjetsiz ürək-damar monitorinqi, protez nəzarəti və reabilitasiyanı əhatə edir.

“Bu iş vasitəsilə biz nümayiş etdirdik ki, elektrik və mexaniki siqnalları mənbəyində birləşdirmək xəstənin taxdığı avadanlıqları sadələşdirməyə kömək edə bilər. Bu cür sadələşdirmə və onun gətirdiyi rahatlıq davamlı sağlamlıq monitorinqini daha geniş şəkildə tətbiq edə bilər və daha çox insan sağlamlıqlarını klinik şəraitdən kənarda izləyə bildikdə, erkən müdaxilədən xəstəxanalara düşən yükün azaldılmasına qədər faydalar səhiyyə sistemində geniş yayılacaq”, – məqalənin ilk müəllifi və NUS Səhiyyə İnnovasiyası və Texnologiyaları İnstitutunun tədqiqatçısı Dr. Wu Xiaodong əlavə edib.