Bärbar, tricorderliknande enhet höjer hälso- och fitnessövervakning


Bärbar, tricorderliknande enhet höjer hälso- och fitnessövervakning

Star Trek Fans kommer att känna till tricordern - en enhet som används i fiktiva TV-serier för att skanna och samla detaljerad information om platser och levande saker. Nu har forskare tagit tekniken i den verkliga världen och skapat en bärbar, tricorderliknande enhet som kan mäta biokemiska och elektriska signaler i människokroppen samtidigt.

Chem-Phys-patchen är den första bärbara enheten för att mäta biokemiska och elektriska kroppssignaler samtidigt.

Bildkredit: Jacobs School of Engineering / UC-San Diego

Enheten - kallad "Chem-Phys patch" - mäter realtidsnivåer av laktat, en biokemisk som tjänar som en indikator på fysisk aktivitet, såväl som hjärtans elektriska aktivitet.

Enkelt sagt, den nya tekniken övervakar en persons fitnessnivåer och hjärtfunktion samtidigt, och det är den första enheten som kan göra det.

"Ett av de övergripande målen för vår forskning är att bygga en bärbar tricorderliknande enhet som samtidigt kan mäta en hel serie kemiska, fysiska och elektrofysiologiska signaler kontinuerligt hela dagen", säger co-projektledare Patrick Mercier, Jacobs School Av ingenjörsvetenskap vid University of California-San Diego.

"Denna forskning representerar ett viktigt första steg för att visa att detta kan vara möjligt."

Mercier och kollegor avslöjar hur enheten skapades och hur det fungerar i en studie publicerad i Naturkommunikation .

Enligt teamet har flertalet bärbara fitnessbanor som för närvarande finns på marknaden bara möjlighet att mäta en kroppssignal åt gången, till exempel antalet steg som tagits eller hjärtfrekvensen.

Dessutom har nästan ingen av dem förmåga att mäta kemiska signaler, såsom laktat.

Mercier och kollegor satte upp för att hantera denna klyfta på fältet genom att skapa en bärbar sensor som samtidigt kan mäta elektriska och biokemiska kroppssignaler.

Hur skapades Chem-Phys-patchen?

Chem-Phys-plåstret är tillverkat av ett tunt, självhäftande, flexibelt plåt av polyester, som forskarna tillverkat med hjälp av skärmtryck.

En laktatavkänningselektrod ligger i mitten av plåstret, och två elektrokardiogram (EKG) elektroder - som känner av hjärtans elektriska signaler - är belägna på vardera sidan.

Huvudutmaningen som laget mötte var att se till att signalerna från varje elektrod inte stör varandra, vilket kan skryta resultaten.

Forskarna placerade elektroderna på olika avstånd från varandra och testade vilket avstånd som helst undviker störningar. De fann att ett avstånd på 4 centimeter - ca 1,5 tum - mellan EKG-elektroderna gav den bästa kvalitetssignalen.

Dessutom behövde forskarna se till att EKG-sensorerna var helt separata från laktatsensorn; Eftersom laktatsensorn arbetar med hjälp av en liten spänning, som kan passera genom svett, har den potential att störa EKG-mätningar.

För att säkerställa att svett bara kommer i kontakt med laktatsensorn, för att undvika EKG-elektroderna, tillsattes en mjuk, vattenavvisande silikongummi till enheten.

Därefter anslutde forskarna varje sensor till ett litet skräddarsytt kretskort. Detta består av en mikrokontroller och ett Bluetooth-lågspänningschip, som skickar informationen som samlats in av enheten till en smartphone, smartwatch eller bärbar dator.

Enhet skulle kunna gynna elitutövare, patienter med hjärtsjukdomar

För sin studie testade Mercier och kollegor Chem-Phys-patchen på tre män som de engagerade sig i 15-30 minuters intensiv cykling.

Alla tre männen hade plåstret på bröstet, nära basen av brystbenet, och två av männen hade också en kommersiell hjärtfrekvensmätare på sin handled.

Forskarna fann att de data som samlades in av EKG-elektroderna stämde nära de data som samlats in av den kommersiella hjärtfrekvensmonitorn.

Vidare fann de att informationen som samlats in av laktatsensorn nära matchade laktatdata samlad under ökad fysisk aktivitet i tidigare studier.

Baserat på deras resultat tror forskarna att deras Chem-Phys patch ger närmare möjligheten till en bärbar träningsenhet som samtidigt mäter en mängd olika kroppssignaler.

Forskarna säger att deras apparat kan vara användbart på ett antal områden.

Det skulle säkert vara intresse för idrottsmedicinen om hur denna typ av avkänning skulle kunna hjälpa till att optimera träningsplaner för elitidrottare.

Möjligheten att samtidigt utvärdera EKG och laktat kan också öppna några intressanta möjligheter att förebygga och / eller hantera individer med kardiovaskulär sjukdom."

Dr. Kevin Patrick, University of California-San Diego

Teamet planerar nu att göra ett antal förbättringar på enheten, inklusive tillägg av sensorer som kan mäta andra vitala tecken och kemiska markörer, såsom magnesium och kalium.

Läs om en bärbar svettgivare som kan övervaka uttorkning och trötthet.

The Thinning (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik