Μηχανικοί του Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Σαν Ντιέγκο, ανακοίνωσαν ότι ανέπτυξαν μια εύκαμπτη μεμβράνη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε gadgets ή wearables, όπως smartwatches, και μπορεί να παρακολουθεί τη ροή του αίματος του χρήστη. Σύμφωνα με τους υπεύθυνους για τη συσκευή, αυτή η λειτουργία θα επιτρέπει την παρακολούθηση της αρτηριακής πίεσης και της καρδιακής λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο.

Σύμφωνα με την ομάδα με επικεφαλής τον Sheng Xu, καθηγητή Νανομηχανικής στη Σχολή Μηχανικών του UC San Diego, η εύκαμπτη μεμβράνη θα είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση της υγείας των χρηστών. Η χρήση της θα τους επιτρέψει να ανιχνεύουν, για παράδειγμα, θρόμβους αίματος, προβλήματα καρδιακών βαλβίδων, κακή κυκλοφορία του αίματος μέσω φλεβών και αρτηριών ή μπλοκαρίσματα στις αρτηρίες που μπορούν να προκαλέσουν εγκεφαλικά επεισόδια ή καρδιακές προσβολές.

«Η ανίχνευση σημάτων σε τέτοια βάθη είναι εξαιρετικά δύσκολη για τις φορητές ηλεκτρονικές συσκευές. Ωστόσο, εδώ είναι που είναι θαμμένα τα πιο κρίσιμα σήματα και τα κεντρικά όργανα του σώματος. Ως εκ τούτου, σχεδιάσαμε μια φορητή συσκευή που μπορεί να διεισδύσει βαθιά στον ιστό και να ανιχνεύσει ζωτικά σημεία πολύ κάτω από το δέρμα. Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να προσφέρει νέες γνώσεις στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης», γιόρτασε ο Chongue Wang, πρώην μαθητής του Sheng Xu και συν-συγγραφέας του έργου.

Πλήρης παρακολούθηση

Η εξέλιξη της μεμβράνης αναπτύχθηκε για την παρακολούθηση της ροής του αίματος και, ως εκ τούτου, την ανίχνευση πιθανών ανωμαλιών που προκαλεί ασθένειες, εξαρτάται κυρίως από τον τρόπο που λειτουργεί. Σύμφωνα με τον Sheng Xu, αυτή είναι η πρώτη φορά που μια φορετή συσκευή (όπως ένα smartwatch ή άλλη συσκευή) θα μπορεί να παρακολουθεί σήματα που δεν βρίσκονται ακριβώς κάτω από το σημείο που βρίσκονται.

Αυτό θα είναι εφικτό επειδή η δέσμη υπερήχων μπορεί να έχει κλίση σε διαφορετικές γωνίες, κατευθύνοντάς την έτσι σε περιοχές του σώματος όπου το έμπλαστρο δεν έρχεται σε άμεση επαφή. «Με αυτό το έμπλαστρο, μπορούμε να εξετάσουμε περιοχές που είναι ευρύτερες από το αποτύπωμα της συσκευής. Αυτό θα μπορούσε να ανοίξει πολλές ευκαιρίες», εξήγησε ο επικεφαλής της έρευνας.

«Με την τεχνολογία φάσης συστοιχίας, μπορούμε να χειριστούμε τη δέσμη υπερήχων όπως θέλουμε. Αυτό δίνει στη συσκευή μας αρκετές δυνατότητες: παρακολούθηση κεντρικών οργάνων και επίσης ροής αίματος σε υψηλή ανάλυση. Αυτό δεν θα ήταν δυνατό χρησιμοποιώντας μόνο έναν μορφοτροπέα», πρόσθεσε ο Muyang Lin, διδάκτορας νανομηχανικής και συν-συγγραφέας της μελέτης.

Πώς λειτουργεί;

Η λειτουργία της συσκευής περιγράφηκε λεπτομερώς σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Φύση Βιοϊατρική μηχανικήΣε αυτό, η ομάδα του Δρ. Sheng Xu εξήγησε πώς λειτουργεί η μεμβράνη που έχει σχεδιαστεί για την παρακολούθηση της ροής του αίματος στο ανθρώπινο σώμα και, τελικά, από τι είναι κατασκευασμένη. Σύμφωνα με τη δημοσίευση, το έμπλαστρο είναι κατασκευασμένο από ένα λεπτό φύλλο ελαστικού και εύκαμπτου πολυμερούς που προσκολλάται στο δέρμα. Στο έμπλαστρο είναι ενσωματωμένο ένα σύνολο μορφοτροπέων υπερήχων μεγέθους χιλιοστού. Ο καθένας ελέγχεται ξεχωριστά από έναν υπολογιστή και ονομάζεται συστοιχία υπερήχων σε φάση. Αυτή η συστοιχία θεωρείται θεμελιώδες μέρος της τεχνολογίας, καθώς είναι αυτό που δίνει στο έμπλαστρο την ικανότητά του να εμβαθύνει και να επεκτείνεται.

Η συστοιχία φάσεων αποτελείται από ένα πλέγμα 12x12 μορφοτροπέων υπερήχων. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω των μορφοτροπέων, αυτοί δονούνται, εκπέμποντας υπερηχητικά κύματα που ταξιδεύουν μέσα από το δέρμα και διεισδύουν βαθιά στο σώμα. Όταν τα υπερηχητικά κύματα διαπερνούν ένα μεγάλο αιμοφόρο αγγείο, συναντούν την κίνηση των ερυθρών αιμοσφαιρίων που ρέουν προς τα μέσα. Αυτή η κίνηση αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο τα υπερηχητικά κύματα αντηχούν πίσω στην περιοχή (φαινόμενο Doppler).

Αυτή η αλλαγή στα ανακλώμενα σήματα είναι καταγράφηκε από το έμπλαστρο και χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας οπτικής καταγραφής της ροής του αίματος. Ο ίδιος μηχανισμός μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία κινούμενων εικόνων των τοιχωμάτων της καρδιάς. «Απλώς κολλάει στο δέρμα και στη συνέχεια διαβάζει τα σήματα. Είναι ανεξάρτητο από τον χειριστή και δεν απαιτεί πρόσθετη εργασία ή επιβάρυνση για τεχνικούς, γιατρούς ή ασθενείς. Στο μέλλον, οι ασθενείς θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν κάτι τέτοιο για παρακολούθηση στο σημείο φροντίδας ή συνεχή παρακολούθηση στο σπίτι», κατέληξε.

Μέσω Slash Gear

Εικόνα: Nature Biomedical Engineering