Гигантский скачок вперед в области беспроводного ультразвука

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разрабатывают полностью интегрированную систему для мониторинга глубоких тканей.

Калифорнийский университет - Сан-Диего

Изображение: Носимая ультразвуковая система-накладка, прикрепленная к груди для измерения сердечной активности.посмотреть больше

1 кредит

Команда инженеров Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала первую полностью интегрированную носимую ультразвуковую систему для мониторинга глубоких тканей, в том числе у пациентов, находящихся в движении. Он облегчает потенциально жизненно важный мониторинг сердечно-сосудистой системы и знаменует собой крупный прорыв для одной из ведущих в мире портативных ультразвуковых лабораторий. Статья «Полностью интегрированная носимая ультразвуковая система для мониторинга глубоких тканей движущихся объектов» опубликована в выпуске журнала Nature Biotechnology от 22 мая 2023 года.

«Этот проект дает комплексное решение для портативных ультразвуковых технологий, а не только

Носимый датчик, но и управляющая электроника также изготавливается в носимом форм-факторе», — сказал Муян Линь, доктор философии. кандидат кафедры наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего и первый автор исследования. «Мы создали по-настоящему носимое устройство, которое может определять жизненные показатели глубоких тканей без проводов».

Исследование проведено в лаборатории Шэн Сюй, профессора наноинженерии в инженерной школе Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего и автора исследования.

Эта полностью интегрированная автономная носимая ультразвуковая система на пластыре (USoP) основана на предыдущей работе лаборатории в области разработки мягких ультразвуковых датчиков. Однако все предыдущие мягкие ультразвуковые датчики требовали привязных кабелей для передачи данных и энергии, что в значительной степени ограничивало мобильность пользователя. В этой работе он включает в себя небольшую гибкую схему управления, которая взаимодействует с массивом ультразвуковых датчиков для сбора и передачи данных по беспроводной сети. Компонент машинного обучения помогает интерпретировать данные и отслеживать движущиеся объекты.

Согласно выводам лаборатории, ультразвуковая система-на-пластыре позволяет непрерывно отслеживать физиологические сигналы от тканей на глубине до 164 мм, непрерывно измерять центральное артериальное давление, частоту сердечных сокращений, сердечный выброс и другие физиологические сигналы в течение двенадцати часов. время.

«Эта технология имеет большой потенциал для спасения и улучшения жизней», — сказал Лин. «Датчик может оценивать сердечно-сосудистую функцию в движении. Аномальные значения артериального давления и сердечного выброса в покое или во время нагрузки являются признаками сердечной недостаточности. Для здоровых людей наше устройство может измерять реакцию сердечно-сосудистой системы на физические упражнения в режиме реального времени и, таким образом, предоставлять информацию о фактической интенсивности тренировки каждого человека, что может помочь в составлении индивидуальных планов тренировок».

USoP также представляет собой прорыв в развитии Интернета медицинских вещей (IoMT) — термина, обозначающего сеть медицинских устройств, подключенных к Интернету, которые по беспроводной связи передают физиологические сигналы в облако для вычислений, анализа и профессиональной диагностики.

Благодаря технологическим достижениям и напряженной работе врачей за последние несколько десятилетий, ультразвук вызывает постоянный интерес, и лабораторию Сюй часто упоминают при первом же вздохе как одного из первых и устойчивых лидеров в этой области, особенно в области портативных ультразвуковых устройств. . Лаборатория взяла стационарные и портативные устройства и сделала их растягивающимися и пригодными для ношения, что привело к трансформации всей сферы мониторинга здравоохранения. Его сила частично основана на тесном сотрудничестве с врачами. «Хотя мы инженеры, мы знаем, с какими медицинскими проблемами сталкиваются врачи», — сказал Лин. «Мы поддерживаем тесные отношения с нашими клиническими сотрудниками и всегда получаем от них ценные отзывы. Эта новая портативная ультразвуковая технология является уникальным решением для решения многих задач мониторинга жизненно важных функций в клинической практике».

Разрабатывая свою последнюю инновацию, команда с удивлением обнаружила, что у нее больше возможностей, чем предполагалось изначально.