Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Bezprzewodowy i biodegradowalny czujnik do monitorowania przepływu krwi

Recommended Posts

Na Uniwersytecie Stanforda powstał bezprzewodowy, niezasilany baterią czujnik do pomiaru przepływu krwi. Ponieważ jest kompaktowy i biodegradowalny, nie musi być usuwany. W razie potrzeby ostrzeże lekarzy, że doszło do zamknięcia światła naczynia.

Pomiar przepływu krwi jest kluczowy w wielu dziedzinach medycyny, dlatego bezprzewodowy, biodegradowalny czujnik może mieć implikacje m.in. dla chirurgii naczyniowej, rekonstrukcyjnej, kardiochirurgii czy transplantologii - wyjaśnia prof. Paige Fox.

Amerykanie podkreślają, że monitorowanie wyników operacji angiologicznych jest trudne, gdyż często pierwsze symptomy problemów pojawiają się, gdy jest już za późno. Do tego czasu pacjent potrzebuje kolejnej operacji, która wiąże się z podobnym ryzykiem, co 1. zabieg.

Dzięki nowemu czujnikowi proces gojenia można monitorować w czasie rzeczywistym, co daje możliwość wcześniejszej interwencji.

Czujnik owija się ściśle wokół naczynia. Przepływająca krew uciska jego wewnętrzną powierzchnię. Gdy kształt powierzchni się zmienia, wpływa to na zdolność czujnika do magazynowania ładunku elektrycznego. Lekarze mogą to wykryć za pomocą urządzenia przybliżanego do skóry, które komunikuje się z anteną sensora. W przyszłości czytniki można by integrować np. ze smartfonem.

Na początku naukowcy testowali czujnik, przepompowując powietrze przez rurkę rozmiarów tętnicy. Później chirurg Yukitoshi Kaizawa wszczepił sensor wokół naczynia szczura. Okazało się, czujnik z powodzeniem przekazywał dane na temat przepływu krwi do bezprzewodowego czytnika. Na razie Amerykanów interesowało wykrywanie całkowitego zamknięcia światła naczynia, ale istnieją wskazówki, że przyszłe wersje sensora będą potrafiły identyfikować bardziej subtelne fluktuacje przepływu krwi.

Czujnik jest bezprzewodową wersją technologii opracowanej przez inżyniera chemika Zhenana Bao z myślą o protezach zapewniających wrażenia dotykowe. By można było myśleć o monitoringu przepływu krwi, zespół z Uniwersytetu Stanforda musiał zmodyfikować istniejące materiały z czujników, tak by z jednej strony były one wrażliwe na pulsowanie krwi, a z drugiej pozostawały na tyle sztywne, by zachowywać kształt. Trzeba też było przesunąć antenę do miejsca, gdzie będzie bezpieczna i odseparowana od pulsowania krwi. Oprócz tego kondensator musiał się nadawać do owijania wokół naczynia.

To bardzo ekscytujący projekt, który wymagał wielu rund eksperymentów i przeprojektowywania - podsumowuje dr Levent Beker.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pewnego dnia będziemy mogli monitorować stan swojego zdrowia używając do tego celu... ołówka i rysując nim urządzenie bioelektroniczne. Tak przynajmniej obiecują naukowcy z University of Missouri, którzy dowiedli, że ołówek i kawałek papieru to wszystko, czego potrzeba, by stworzyć urządzenie do monitorowania stanu zdrowia.
      Profesor Zheng Yan zauważa, że wiele komercyjnych urządzeń biomedycznych umieszczanych na skórze składa się z dwóch podstawowych elementów: modułu biomedycznego oraz stanowiącego podłoże elastycznego materiału, który zapewnia mocowanie do skóry i kontakt z nią.
      Standardowy sposób produkcji takich urządzeń jest złożony i kosztowny. W przeciwieństwie do tego nasza technika jest tania i bardzo prosta. Możemy stworzyć takie urządzenie za pomocą papieru i ołówka, mówi Yan.
      Warto pamiętać, że wkład ołówków stanowi głównie grafit. Naukowcy zauważyli, że ołówki zawierające ponad 90% grafitu są w stanie przewodzić duże ilości energii, jaka powstaje w wyniku tarcia rysika o papier. Szczegółowe badania wykazały, że do stworzenia na papierze różnych urządzeń biomedycznych najlepsze są ołówki, w których rysiku jest 93% grafitu. Yan zauważył też, że pomocny może być biokompatybilny klej w spraju, który można nałożyć na papier, by lepiej przylegał do skóry.
      Naukowcy mówią, że ich odkrycie może mieć olbrzymie znaczenie dla rozwoju taniej, domowej diagnostyki medycznej, edukacji czy badań naukowych. Na przykład jeśli ktoś ma problemy ze snem, jesteśmy w stanie narysować biomedyczne urządzenie, które pomoże monitorować sen tej osoby, stwierdza Yan. Dodatkową zaletą takich urządzeń jest fakt, że papier bardzo szybko ulega biodegradacji, więc produkcja tego typu czujników nie będzie wiązała się z wytwarzaniem zalegających odpadów.
      Autorzy badań twierdzą, że w ten sposób można będzie tworzyć czujniki temperatury, czynności elektrycznej mięśni i nerwów obwodowych, pracy układu krążenia, czujniki oddechu, urządzenia monitorujące pH potu, zawartość w nim glukozy czy kwasu moczowego i wiele innych urządzeń. Jakość przekazywanych przez nie sygnałów jest porównywalna z komercyjnie dostępnymi czujnikami. Całość zaś zasilana będzie dzięki wilgoci obecnej w powietrzu. Jak zauważyli naukowcy, pojedyncze narysowane ołówkiem urządzenie o powierzchni 0,87 cm2 może dzięki wilgotności powietrza generować przez 2 godziny napięcie sięgające 480 mV.
      Opisujący badania Yana artykuł Pencil-paper on-skin electronics został opublikowany w PNAS. Badania były finansowane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki, Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez kilka najbliższych miesięcy zwiedzający Ogród Botaniczny w Atlancie będą mogli obserwować testy SlothBota. Powolny, wydajny energetycznie robot może się ukrywać pośród drzew, by monitorować zwierzęta, rośliny i środowisko poniżej.
      SlothBot powstał w Georgia Institute of Technology (Georgia Tech). Inżynierowie wzorowali go na niskoenergetycznym trybie życia leniwców. SlothBot pokazuje, że bycie wolnym może się idealnie nadawać do pewnych zastosowań. Zasilany panelami słonecznymi SlothBot, który wykorzystuje innowacyjną technologię zarządzania poborem mocy, porusza się po kablu rozpiętym między drzewami. Monitoruje temperaturę, pogodę, poziom dwutlenku węgla itp.
      Powolność to podstawa projektu SlothBota. Nie jest to bynajmniej normą we współczesnej robotyce, ale bycie wolnym i superwydajnym energetycznie pozwala SlothBotowi utrzymywać się w środowisku i obserwować rzeczy, których świadkami moglibyśmy być wyłącznie w wyniku stałej wielomiesięcznej czy nawet wieloletniej obecności - wyjaśnia prof. Magnus Egerstedt.
      Robot jest zaprogramowany, by poruszać się tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Lokalizuje światło słoneczne, kiedy akumulatory potrzebują doładowania. W Ogrodzie Botanicznym w Atlancie SlothBot porusza się po jednym kablu, ale w realnych zastosowaniach środowiskowych będzie docelowo w stanie przemieszczać się z kabla na kabel, by objąć monitoringiem większy obszar.
      Wspierany przez Narodową Fundację Nauki (National Science Foundation) i Office of Naval Research SlothBot może pomóc naukowcom w lepszym zrozumieniu abiotycznych czynników wpływających na krytyczne ekosystemy.
      SlothBot może zdalnie wykonywać część naszej pracy i pomagać nam ustalić, co się z dzieje z zapylaczami lub jak wyglądają interakcje między roślinami i zwierzętami. Przyda się także do badania zjawisk, które inaczej trudno zaobserwować.
      Egerstedt wpadł na pomysł SlothBota po wizycie w kostarykańskiej winnicy. Zobaczył tam leniwca dwupalczastego, który przemieszczał się po kablach.
      Amerykanie podkreślają, że wartość powolności zademonstrowało parę innych systemów robotycznych. Prędkość nie była [na przykład] kluczowa dla łazików marsjańskich, ale podczas leniwej eksploracji tej planety zdobyły one sporo informacji.
      Naukowcy z Georgia Tech dodają, że SlothBot może także znaleźć zastosowanie w rolnictwie precyzyjnym. Kamera i czujniki robota zawieszonego na kablu nad uprawą pozwolą bowiem np. na wczesne wykrycie chorób. Po zakończeniu testów w Ogrodzie Botanicznym w Atlancie specjaliści planują przenieść się do Ameryki Południowej. Wspominają o monitoringu zapylania storczyków czy obserwacji życia zagrożonych płazów.
      Fascynująco jest myśleć o robotach stających się częścią ekosystemu. Choć nie budujemy żywej repliki leniwca, wierzymy, że nasz robot może się zintegrować ze środowiskiem [...].
      Robot z Ogrodu Botanicznego w Atlancie to druga wersja systemu zaprezentowanego w maju zeszłego roku na Międzynarodowej Konferencji Robotyki i Automatyki. Jak wyjaśniają Amerykanie, tamten robot był o wiele mniejszym prototypem laboratoryjnym.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Znalezione w prowincji Henan naczynie z brązu sprzed 2000 lat zawiera ponad 3 litry niezidentyfikowanej cieczy. Naczynie zakończone w kształcie głowy łabędzia znaleziono w grobowcu w mieście Sanmenxia. Odkryto tam również hełm z brązu, brązową misę oraz żelazny miecz ozdobiony jadeitem.
      Znaleziony w naczyniu płyn ma żółtawo-brązową barwę i widać w nim zanieczyszczenia. Jego próbkę wysłano do laboratorium w Pekinie, gdzie zostanie poddana badaniom.
      Wstępne datowanie grobowca wskazuje, że powstał on na przełomie rządów dynastii Qin (221–207 p.n.e) i Han (202 p.n.e. – 220 n.e.). Mógł tam zostać pochowany niskiej rangi urzędnik.
      Najbardziej interesującym znaleziskiem jest właśnie naczynie z płynem. Dotychczas w Sanmenxia nie znaleziono niczego podobnego. Jak oświadczył weterynarz Gao Ruyi, którego poproszono o konsultację, naczynie ozdobiono szyją i głową łabędzie niemego. Można to poznać po rozmiarach dzioba, który jest dłuższy niż u gęsi. Zhu Xiaodong, wicedyrektor miejscowego instytutu zabytków i archeologii mówi, że jest wykluczone, iż łabędzie zaczęły pojawiać się w okolicy właśnie w czasach, gdy powstało naczynie.
      W czasach współczesnych w mieście łabędzie pojawiają się zimą dopiero od lat 80. ubiegłego wieku. Przylatują do Sanmenxia z Syberii.
      Sanmexia znajduje się pomiędzy Xi'an i Luoyang, dwiema historycznymi stolicami Chin. Dzięki swojemu położeniu była ważnym punktem strategicznym i komunikacyjnym. Miasto bogate jest w historyczne artefakty.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas wykopalisk ratunkowych w tumulusie w pobliżu miasta Laskowec w środkowo-wschodniej Bułgarii archeolodzy odkryli szereg interesujących artefaktów, m.in. naczynie ze strusiego jaja czy pozłacaną srebrną fibulę przedstawiającą tzw. jeźdźca trackiego. Kurhan znajduje się nieopodal Monastyru św. Piotra i Pawła. Ma 50 m średnicy i ok. 1 m wysokości. Datuje się na II-III w. n.e.
      Zespół Kalina Chakarowa z Regionalnego Muzeum Historycznego w Wielkim Tyrnowie odkrył w kurhanie 19 pochówków. Większość z nich datuje się na połowę III w. Zmarłych skremowano. Ich prochy składano z licznymi darami grobowymi i przedmiotami osobistego użytku w specjalnych komorach.
      Zgromadzone artefakty przestawili na konferencji prasowej dyrektor muzeum Iwan Tsarow, Kalin Chakarow i konserwatorka Mihaela Tomanowa.
      Specjaliści podkreślają, że najciekawsze znaleziska pochodzą z centralnego pochówku. To w nim natrafiono na naczynie ze skorupy strusiego jaja, fibulę przedstawiającą jeźdźca trackiego (to jedyny tego typu artefakt, jaki kiedykolwiek znaleziono w Bułgarii), a także na dzban, na którego ściance widnieje maska przedstawiająca ludzką twarz.
      W kurhanie odkryto także pas wojownika ze srebrnymi aplikacjami, dwa złote kolczyki, gliniane naczynia, parę unguentariów, 30 monet z miedzi i brązu z pierwszej połowy III w. oraz zniszczoną monetę z początku II w. Większość monet to obole.
      Archeolodzy uważają, że mężczyzna z centralnego pochówku był wojownikiem trackiego pochodzenia, który odbywszy służbę dla Rzymian, wrócił w rodzinne strony nieopodal Nicopolis ad Istrum.
      Fibula jest niesamowicie droga. Wykonano ją na zamówienie, prawdopodobnie w warsztacie egejskiego rzemieślnika. Ponieważ to jedyny taki artefakt, jaki kiedykolwiek znaleziono w Bułgarii, zajmie on poczesne miejsce w starożytnych zbiorach muzeum - podkreślił Tsarow.
      Naczynie ze strusiego jaja datuje się na koniec II-początek III w. n.e. Nim umieszczono je w pochówku, zostało rytualnie rozłożone - jego metalowe części usunięto. Z jakiego powodu, nie wiadomo.
      Dzban z maską-twarzą przypomina ozdobne kafle z ludzkimi twarzami, znalezione w 2017 r. podczas wykopalisk rzymskiej willi i fabryki ceramicznej w pobliżu miasta Pawlikeni w tym samym regionie. Dotąd nie znaleziono innego takiego naczynia.
      Wykopaliska ratunkowe części kurhanu prowadzono w listopadzie i grudniu zeszłego roku. Archeolodzy mają nadzieję, że w br. uda się przeprowadzić wykopaliska pozostałej części tumulusu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Imperial College London opracowali czujnik, który pozwala monitorować parametry życiowe zwierząt i ludzi, odpowiednio, przez futro i ubranie. Zespół porównuje swój wynalazek do elastycznej głowicy stetoskopu.
      Autorzy artykułu z pisma Advanced Functional Materials wyliczają, że za pomocą ich rozciągliwego kompozytowego przetwornika akustycznego można monitorować np. tętno czy częstość oddechu. Nie przeszkadza przy tym sierść i do 4 warstw ubrania.
      Brytyjczycy uważają, że ich wynalazek przyda się nie tylko właścicielom zwierząt, ale i weterynarzom, którzy by monitorować stan zwierzęcia w czasie operacji, nie będą musieli golić jego futra. Ekipa wspomina też o usprawnieniu pracy psów tropiących, poszukujących bomb i zaginionych osób. W przypadku ludzi można by mierzyć parametry życiowe przez ubranie, bez kontaktu ze skórą.
      Uważa się, że ubieralne rozwiązania odegrają ważną rolę w monitorowaniu zdrowia i wczesnym wykrywaniu chorób. Nasza rozciągliwa, elastyczna propozycja to całkowicie nowy typ czujnika do monitorowania zdrowia zwierząt i ludzi przez sierść lub ubranie - podkreśla dr Firat Guder.
      W przypadku ludzi mamy sporo różnych urządzeń monitorujących, lecz dla psów, kotów i innych zwierząt nie ma obecnie zbyt wielu ubieralnych opcji. Brytyjczycy sugerują, że jednym z powodów jest to, że dzisiejsze rozwiązania nie spełniają swojej funkcji przez futro.
      Rozwiązanie zaprezentowane przez zespół z Imperial College London jest wytwarzane kilkuetapowo. Najpierw do formy wlewa się ciekły, odgazowany silikon. Gdy częściowo zastygnie (trwa to ok. 2 godzin), usuwa się go z formy i wypełnia demineralizowaną wodą. Na wodę ponownie wylewa się ciekły silikon, który całkowicie ją enkapsuluje. Następnie przy brzegu montuje się mikrofon z potrzebną elektroniką i na to nakłada się jeszcze jedną warstwę silikonu. Końcowym etapem jest montaż uprzęży.
      Czujnik [z kompozytowego materiału] działa jak elastyczny stetoskop, który wypełnia przerwy między sobą a podłożem, tak że nie występują bąble powietrza, które mogłyby tłumić dźwięk - wyjaśnia Yasin Cotur.
      Dźwięk jest przetwarzany na sygnał cyfrowy, przekazywany do pobliskiego przenośnego komputera.
      Na początku kompozytowy przetwornik przetestowano na symulowanych dźwiękach serca. Później eksperymenty (fonokardiografię) prowadzono na 5 ludzkich ochotnikach, którzy mieli na sobie do 4 warstw ubrania, i na psie - zdrowym labradorze - przyzwyczajonym do uprzęży. By dokładniej ocenić osiągi czujnika, podczas wykonywania fonokardiografii za jego pomocą elektryczną aktywność serca mierzono także za pomocą konwencjonalnej metody EKG (tutaj elektrody mocuje się do skóry). Oba zapisy dawały silnie skorelowane sygnały.
      Naukowcy podkreślają, że czujniki mogą znaleźć zastosowanie u psów tropiących. Są one trenowane, by namierzać urządzenia wybuchowe czy ludzi. Gdy znajdą np. bombę, powiadamiają opiekuna (siadają i zaczynają szczekać). Ich tętno i częstość oddechu rosną w oczekiwaniu na nagrodę. Brytyjczycy tłumaczą, że zachowanie powiadamiające może być trudne do ilościowego zmierzenia. Jeśli jednak za pomocą nowego czujnika zmierzy się normalne wartości tętna i częstości oddechu danego psa, wiadomo będzie, jak bardzo w danym momencie parametry te od nich odbiegają. Na podstawie pomiaru poziomu ekscytacji psa wbudowany algorytm będzie mógł określić siłę reakcji psa na wykrywany zapach i ustalić, jak bardzo zwierzę jest pewne, że znalazło dobry obiekt.
      Na razie urządzenie testowano tylko na psach i ludziach. Teraz badacze chcą przystosować je do innych zwierząt domowych, a także koni i trzody. Ekipa pracuje też nad zintegrowaniem czujnika ruchu, tak by dało się monitorować ruchy zwierzęcia w czasie rzeczywistym. Algorytm sztucznej inteligencji mógłby wskazywać, czy zwierzę stoi, siedzi czy leży, a także, w którą stronę jest zwrócone. Dane przekazywano by do aplikacji na smartfony. Dzięki temu właściciel wiedziałby, jak zwierzę się czuje i gdzie się w danym momencie znajduje.
       


      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...