Патч в стиле морской звезды решает ключевые проблемы портативных датчиков сердца

Сфера носимых устройств стремительно росла , не только с точки зрения массового внедрения, но и благодаря некоторым поразительным инновациям . Носимые датчики сердечного ритма теперь могут измерять все — от частоты сердечных сокращений и уровня кислорода в крови до ЭКГ в различных форм-факторах — от часов до колец на пальцах .

Однако эти датчики имеют ряд присущих им проблем. Артефакты движения, возникающие в результате движения или активной деятельности, изменяют кровоток и влияют на их точность. Оптические датчики сердечного ритма (фотоплетизмография или технология PPG) также борются с более темным оттенком кожи, татуировками или даже расположением тела.

Решение этих проблем – и не только – может прийти из глубины океанического дна. Ученые из Университета Миссури разработали носимое устройство в форме морской звезды, которое может измерять частоту сердечных сокращений в режиме реального времени. Устройство вдохновлено движениями рук морской звезды и имеет несколько точек соединения датчика с кожей.

Самым большим преимуществом этого подхода является то, что он может устранить проблемы с движением и более точно измерить частоту сердечных сокращений. Мультисенсорный формат позволяет устройству собирать мультисигнальные данные с более высокой точностью, даже когда пользователи занимаются физической активностью.

«Подобно морской звезде, наше устройство имеет пять рук, каждая из которых оснащена датчиками, которые одновременно фиксируют как электрическую, так и механическую активность сердца», — отмечает Сичэн Чен, ведущий автор статьи, подробно описывающей инновацию.

Устройство собирает сердечные электрические (электрокардиограмма) и механические (сейсмокардиограмма и гирокардиограмма) сигналы с помощью матрицы датчиков. Команда также разработала модель машинного обучения для компенсации переменных движения и анализа сигналов сердца из нескольких точек.

В ходе испытаний он смог точно обнаружить серьезные заболевания сердца, такие как фибрилляция предсердий (А-Фиб), инфаркт миокарда, ИМ) и сердечную недостаточность (СН). На данный момент ни одно носимое устройство массового рынка не способно совместно обнаружить три вышеупомянутых сердечных заболевания.

«Исследования на людях показывают, что интеграция этих мультимодальных биосигналов значительно повышает точность диагностики, достигая точности более 91% для различных заболеваний сердца, превосходя модели, которые полагаются на меньшее количество входных данных», — говорится в исследовательской статье, опубликованной в журнале Science .

Примечательно, что для создания мультисенсорного устройства для измерения сердечного ритма команда использовала готовые электронные компоненты. Еще одним важным преимуществом является то, что он может передавать все данные в режиме реального времени через Bluetooth, что позволяет экспертам в области здравоохранения осуществлять удаленный мониторинг.

Более того, он поддерживает беспроводную зарядку. Пента-радиальный датчик сердечного ритма оснащен встроенной перезаряжаемой батареей емкостью 50 мАч, которая обеспечивает до 8 часов измерения сердечной активности на одной зарядке.

Его можно зарядить с помощью имеющихся в продаже зарядных устройств, а передача энергии может осуществляться через катушки беспроводной зарядки, даже когда устройство используется или находится под водой. Сейчас команда работает над переносом сенсорного оборудования на воздухопроницаемый слой, чтобы его можно было легко носить.