Рынок носимых устройств стремительно развивается, как в плане массового использования, так и благодаря удивительным инновациям. Носимые сенсоры сердечного ритма способны измерять такие параметры, как пульс, уровень кислорода в крови и ЭКГ в различных вариациях — от часов до колец.
Тем не менее, эти сенсоры сталкиваются с достаточно серьезными проблемами. Артефакты движения, возникающие во время активности, нарушают кровообращение и влияют на точность измерений. Оптические сенсоры сердечного ритма (технология фотоплетизмографии или PPG) также испытывают трудности с определением показателей у людей с темной кожей, татуировками или в зависимости от положения устройства на теле.
Природа снова приходит на помощь
Решение этих проблем может находиться на дне океана. Ученые из Университета Миссури разработали носимое устройство в форме морской звезды, которое может измерять сердечный ритм в реальном времени. Оно вдохновлено движениями рук морской звезды и имеет несколько точек контакта сенсоров с кожей.
Одним из главных преимуществ этого подхода является устранение проблем, связанных с движением, а также более точное измерение сердечной активности. Множество сенсоров позволяет устройству собирать многосигнальные данные с высокой точностью, даже когда пользователи занимаются физической активностью.
«Подобно морской звезде, наше устройство имеет пять «рук», каждая из которых оснащена сенсорами, фиксирующими как электрическую, так и механическую сердечную активность одновременно», — говорит Сычэн Чен, главный автор статьи, в которой подробно описывается это новшество.
Большие перспективы для сердечного здоровья
Устройство собирает электрические (электрокардиограмма) и механические (сейсмокардиограмма и гирокардиограмма) сигналы, используя свой массив сенсоров. Команда также разработала модель машинного обучения для компенсации переменных движения и анализа сердечных сигналов с нескольких точек.
В ходе испытаний устройство смогло точно выявлять серьезные сердечные заболевания, такие как фибрилляция предсердий, инфаркт миокарда и сердечная недостаточность. На сегодняшний день ни одно другое носимое устройство не может одновременно обнаруживать эти три проблемы.
«Человеческие исследования показывают, что интеграция этих многомодальных биосигналов существенно повышает точность диагностики, достигая более 91% для различных сердечных заболеваний — превосходя показатели моделей, основанных на меньшем количестве данных», — говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Забудьте о проблемах с зарядкой
Примечательно, что команда использовала стандартные электронные компоненты для создания своего устройства измерения сердечного ритма с множеством сенсоров. Еще одним важным преимуществом является возможность передачи всех данных в реальном времени через Bluetooth, что дает возможность удаленного мониторинга состояния здоровья.
Кроме того, устройство поддерживает беспроводную зарядку. Сенсор сердечного ритма с пентарадиальным дизайном оснащен встроенной аккумуляторной батареей на 50 мАч, что обеспечивает до 8 часов непрерывного измерения сердечной активности на одной зарядке.
Зарядка может производиться с помощью коммерчески доступных зарядных устройств, а передача энергии может происходить через беспроводные зарядные катушки даже во время использования устройства или под водой. В настоящее время команда работает над улучшением носимости сенсоров за счет их интеграции в дышащий слой, чтобы обеспечить больший комфорт.
Если вам понравилась эта статья, подпишитесь, чтобы не пропустить еще много полезных статей!
Вы также можете читать наши материалы в:
- Telegram: https://t.me/gergenshin
- Яндекс Дзен: https://dzen.ru/gergen
- Официальный сайт: https://www-genshin.ru