Nositelný monitor krevního tlaku se spojuje jako obvaz pro nepřetržité měření v reálném čase

Soul National University College of Engineering oznámila, že výzkumný tým vyvinul nositelné elektronické zařízení, které se připojuje k kůži jako obvaz a umožňuje nepřetržité sledování krevního tlaku v reálném čase po delší dobu.

Na rozdíl od konvenčních monitorů krevního tlaku na bázi manžety, které používají nafukovací vzduchový močový měchýř k aplikaci tlaku na rameno, tato nová technologie neustále měří krevní tlak s kompaktním, flexibilní elektronickou náplastí a získává globální pozornost pro svůj pohodlí a inovativní design.

Tato studie spolupráce byla provedena společně s University Carnegie Mellon University a byla Publikováno V online vydání Pokročilé funkční materiály. Tým byl veden profesorem Seung Hwan Ko z Laboratoře Wearable Soft Electronics Lab, Katedra strojního inženýrství.

Celosvětově pouze 21% z odhadovaných 1,3 miliardy lidí s hypertenzí účinně řídí stav, což představuje hlavní problém veřejného zdraví. Metoda měření krevního tlaku na bázi manžety, která je v současné době v rozsáhlém používání, je však omezena na jednorázová měření, což ztěžuje nepřetržité měření.

Kromě toho velikost manžety způsobuje nepohodlí, což je nevhodné pro dlouhodobé monitorování krevního tlaku během každodenního života. Kromě toho se může nastat měření také v důsledku nesprávného umístění nebo změn vyvolaných stresem během používání.

Tato omezení zabraňují detekci dynamického změny krevního tlaku spojené s individuálním zdravotním stavem a životním stylem, což brání včasné diagnóze a prevenci kardiovaskulárních onemocnění. Existuje naléhavá potřeba nových technologií, které umožňují pacientům pohodlně měřit svůj krevní tlak nepřetržitě připojením a zařízení na kůži.

Výzkumný tým, který vyřešil tento problém, vymyslel technologii s kontinuálním monitorováním krevního tlaku na základě pozorování, pro které je čas, který vyžaduje Elektrické signály (elektrokardiogram) a mechanické signály (puls) generované současně v srdci k dosažení zápěstí se liší v závislosti na krevním tlaku.

Elektrické signály se rychle přenášejí v celém těle, jakmile srdce bije, takže jsou detekovány téměř okamžitě na zápěstí. Na druhé straně jsou mechanické signály v přenosu zpožděny, protože krev je během srdeční kontrakce vytlačena, takže se po srdečním rytření mírně pohybuje.

Tento časový rozdíl přímo souvisí s krevním tlakem. Když je krevní tlak vysoký, zvyšuje se rychlost krve, což zkrátí časový rozdíl mezi dvěma signály. Naopak, když je krevní tlak nízký, časový rozdíl se prodlužuje. Na základě tohoto principu výzkumný tým implementoval model, který nepřetržitě měří systolický a diastolický krevní tlak přesně detekováním dvou signálů s každým srdečním rytmem a analýzou výsledků.

Není však snadné detekovat jemné změny v kůži způsobené průtokem krve. Výzkumný tým proto udělal další krok a navrhl elektronické zařízení, které přirozeně dodržuje kůži pacienta pomocí jedinečného materiálu zvaného kapalný kov. Kapalný kov, který zůstává v a Kapalný stav dokonce i na pokojová teplota a vede elektřinu dobře, je vhodný jako materiál pro toto elektronické zařízení, protože má stejnou elasticitu jako kůže.

Kapalný kov však má velmi vysoké povrchové napětí, takže je nesmírně obtížné kreslit obvody přesně nebo vytvářet pevné tvary. K překonání tohoto omezení vymyslel výzkumný tým jedinečný proces zvaný „laserové slinování“.

Použitím této metody, která zahrnuje jemně rozptýlené zahřívání Kapalný kov Částice s laserem, které je spojují dohromady, je možné nakreslit obvody pouze na konkrétních požadovaných místech. Nakonec výzkumný tým úspěšně vyvinul nositelné elektronické zařízení pro kontinuální měření krevního tlaku, které má vynikající elektrickou vodivost a je snadno deformovatelná, bez nutnosti dalších chemikálií pomocí tohoto procesu.

Toto elektronické zařízení má vynikající elektrický a mechanický výkon, což mu umožňuje přesně měřit elektrokardiogramy i srdeční frekvence pocházející ze srdce. Výzkumný tým navíc prostřednictvím experimentů potvrdil, že zařízení si udržuje svůj výkon, i když se natahuje na 700% své původní délky nebo se opakovaně natahovalo více než 10 000krát.

Kromě toho úspěšně změřili rychlý vzestup a zotavení krevního tlaku před a po skutečném cvičení, což prokázalo přesnější schopnosti monitorování krevního tlaku než existující metoda manžety.

Očekává se, že nositelné elektronické zařízení pro měření kontinuálního krevního tlaku vyvinuté v této studii revolucionizuje způsob, jakým řídíme naše zdraví v našem každodenním životě. Jednoduše jej připojí k zápěstí v reálném čase Sledování změn krevního tlaku, eliminující nepříjemnosti, že musí měřit krevní tlak pouze v nemocnicích nebo statických místech jako dříve. Zejména u pacientů s chronickými stavy, jako je hypertenze, často označovaná jako „tichý vrah“, poskytuje toto elektronické zařízení praktickou pomoc tím, že jim umožňuje sledovat jejich současný stav kdykoli a kdekoli.

Během cvičení může také sledovat náhlé změny nebo zotavení v krevním tlaku, což je užitečné pro personalizované předpisy cvičení a koučování fitness. Kromě toho má průmyslový potenciál jako základní technologii, kterou lze integrovat do různých typů nositelných zařízení, jako jsou chytré hodinky, lékařské prostředky typu patch a prodyšné senzory typu oblečení. V dlouhodobém horizontu se očekává, že přispěje k urychlení příchodu inteligentní doby zdravotní péče, kde může kdokoli zabránit nemocem a řídit své zdraví v každodenním prostředí spíše než v nemocnicích.

Profesor Ko, který vedl studii, poznamenal: „Tento výzkum zpochybňuje konvenční přesvědčení krevní tlak Měření je nepohodlné a dostatečné pouze jednou denně. Náš systém navrhuje nové rozhraní zdravotní péče schopné detekovat a analyzovat fyziologické signály neinvazivně a v reálném čase.

„Vzhledem k jeho potenciálním aplikacím při monitorování intenzivní péče, bezpečnosti na pracovišti a analýze zdravotních dat životního stylu by se tato technologie mohla stát praktickým nástrojem pro zlepšení kvality života v moderní době.“

Autoři Co-First Jung Jae Park a Sangwoo Hong pracují na následném výzkumu, aby na základě této studie dále pokročili v technologii inteligentních senzorů založených na biosignálu. Oba vědci plánují pokračovat ve svém výzkumu, aby zvýšili praktičnost a rozšíření této technologie integrací různých materiálů substrátu, bezdrátových komunikačních funkcí a technologií analýzy dat založené na umělé inteligenci.