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

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Politechnice Gdańskiej powstał projekt i stanowisko pilotażowe do monitorowania parametrów... pszczelich uli. Studenci pracujący pod kierunkiem doktora Piotra Musznickiego stworzyli system do zdalnych pomiarów temperatury i wilgotności we wnętrzu ula oraz ciągłego monitorowania jego wagi. Dzięki temu możliwa jest zdalna ocena stanu pszczelich rodzin i lepsza ich ochrona.
      Dane są gromadzone i archiwizowane na centralnym serwerze, a dedykowana aplikacja pozwala na szybki dostęp i szczegółową analizę warunków panujących w rodzinie pszczelej. Docelowo opracowany system będzie umożliwiał także długoterminową statystykę danych.
      Monitorowanie stanu rodzin pszczelich ma szczególne znaczenie w okresie zimowania pszczół oraz w okresie dynamicznego ich rozwoju w trakcie wiosenno-letniej pracy przy zbiorze nektaru. Odpowiednie umiejscowienie czujników temperatury i wilgotności pozwala m.in. określić położenie kłębu zimujących owadów bez konieczności otwierania ula. Z kolei waga zamontowana w podstawie dostarcza informacji o stanie zapasów miodu zbieranego i przechowywanego przez pszczoły.
      Wykorzystanie zdalnego monitorowania stanu rodzin pszczelich może również posłużyć do opracowania metod przeciwdziałania niepokojącemu spadkowi ich liczebności, co od kilkunastu lat obserwuje się na całym świecie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Deski klozetowe monitorujące stan pacjentów z zastoinową niewydolnością serca są przygotowywane do komercjalizacji. Ich stosowanie w warunkach domowych powinno zmniejszyć częstość ponownych hospitalizacji.
      Deski, których wdrożeniem zajmuje się firma Heart Health Intelligence zespołu naukowców z Rochester Institute of Technology, miałyby być kupowane przez szpitale. Wypisywani pacjenci korzystaliby z nich w zaciszu własnych domów. Urządzenia są wyposażone w system monitorujący elektryczną i mechaniczną czynność serca, tętno, ciśnienie, poziom natlenowania krwi, a także wagę chorego i objętość wyrzutową serca. Dane są analizowane przez algorytmy.
      Po dalszym udoskonaleniu urządzenie będzie zawiadamiać lekarzy o ewentualnym pogorszeniu stanu pacjenta. W oparciu o raport kardiolodzy mieliby decydować, czy interwencja jest konieczna.
      Zwykle w ciągu 30 dni od wypisu do szpitala trafia ponownie ok. 25% pacjentów z zastoinową niewydolnością serca. Po 90 dniach wskaźnik ponownej hospitalizacji wzrasta do 45% - opowiada dr Nicholas Conn.
      Wg Conna, system wychwyci pogarszający się stan, nim pacjent zda sobie sprawę z objawów. Dzięki szybkiej analizie danych interwencje staną się prostsze - wystarczy zmiana leków lub krótka wizyta w gabinecie - a przyjęcie do szpitala nie będzie w wielu przypadkach konieczne.
      Obecnie naukowcy skupiają się na składaniu wniosków o granty. Trwają badania na ludziach i studia przedkliniczne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół niemieckich naukowców znalazł dowody na to, że w schyłkowym mezolicie jadano o wiele lepiej niż dotąd sądzono.
      Naukowcy z Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki im. Maxa Plancka oraz Brandenburgische Landesamt für Denkmalpflege und Archäologische Landesmuseum przeprowadzili analizę resztek pokarmu, znalezionych na misie datowanej na ok. 4300 r. p.n.e.
      Naczynie #3258 znaleziono na stanowisku Friesack 4 w Brandenburgii. Datowanie radiowęglowe, które przeprowadzono w Poznańskim Laboratorium Radiowęglowym, wykazało, że pochodzi ono z ok. 4300 r. p.n.e.
      Badanie proteomiczne, a więc profilu białek występujących w zwęglonych resztkach pokarmowych, zademonstrowało, że posiłek sprzed ponad 6 tys. lat składał się z... ikry karpia (przedstawiciela rzędu Cypriniformes). Ponieważ znaleziono też dowody wskazujące na bulion rybny, wszystko wskazuje na to, że przed podaniem kucharze z przełomu mezolitu i neolitu gotowali ikrę w wywarze.
      Na brzegu naczynia znajdowała się też skorupka z materiału organicznego. Po obejrzeniu jej pod mikroskopem elektronowym autorzy artykułu z pisma PLoS ONE stwierdzili, że to liście (zauważono m.in. uszkodzone mikrostruktury łyka, drewna czy kutykuli liści). Na tej podstawie stwierdzono, że wywar z ikrą przykrywano, by lepiej się podgrzewał. Być może chodziło też o przyprawienie.
      Kształt, niezdobione masywne ścianki, płaska postawa, duże ilości zwęglonych resztek na wewnętrznej powierzchni oraz skorupka na brzegach naczynia #3258 sugerują, że było ono używane do gotowania na otwartym ogniu lub na żarze.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Turbulencje to kluczowy czynnik fizyczny, który sprzyja produkcji funkcjonalnych płytek krwi z ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (ang. human induced pluripotent stem cells, hiPSCs) na dużą skalę.
      Naukowcy odkryli, że gdy uzyskane z hiPSCs megakariocyty wystawiło się w bioreaktorze na oddziaływanie turbulentnej energii, stymulowało je to wyprodukowania 100 mld płytek krwi. Gdy płytki te przetoczono 2 modelom zwierzęcym, sprzyjały one krzepnięciu i zapobiegały krwawieniu tak samo skutecznie, jak płytki od ludzkich dawców.
      Autorzy publikacji z pisma Cell podkreślają, że do problemu niezaspokajania zapotrzebowania na krew/produkty krwiopochodne przyczynia się krótki czas przydatności do wykorzystania niektórych jej komponentów; w USA za czas przydatności płytek uznaje się okres jedynie 5 dni.
      Szukając sposobów na rozwiązanie tego problemu, specjaliści zwrócili się właśnie do hiPSCs. W przypadku tej techniki epigenetycznie przeprogramowuje się komórki krwi bądź skóry. Uzyskane komórki macierzyste o cechach komórek embrionalnych są następnie przekształcane w wyspecjalizowane komórki. Niestety, dotąd próby pozyskiwania płytek (trombocytów) z megakariocytów wyprodukowanych na drodze hiPSCs nie pozwalały na osiągnięcie skali nadającej się do zastosowań klinicznych.
      W pewnym momencie Koji Eto z Uniwersytetu w Kioto i jego współpracownicy zauważyli jednak, że gdy megakariocyty wyprodukowane dzięki hiPSCs są wytrząsane w zlewce, a nie "leżą" spokojnie w szalce Petriego, wytwarzają więcej płytek. To zasugerowało, że produkcji trombocytów sprzyja stres wywołany poziomym wytrząsaniem w ciekłym układzie.
      Po przełomowym odkryciu Japończycy prowadzili badania w bioreaktorze i nowym systemie mikroprzepływowym. Niestety, urządzenia te dawały mniej niż 20 płytek na megakariocyt.
      By zidentyfikować idealne warunki do powstawania płytek, akademicy przeprowadzili badania obrazowe mysiego szpiku kostnego. Eksperymenty pokazały, że megakariocyty uwalniają płytki tylko podczas ekspozycji na turbulentny przepływ krwi. Okazało się, że testowane wcześniej bioreaktor i system mikroprzepływowy nie zapewniały wystarczającej energii turbulencji.
      Odkrycie kluczowej roli turbulencji w wytwarzaniu płytek wiele wnosi do wcześniejszych badań. Pokazuje bowiem, że bardzo istotne w tym procesie są naprężenia ścinające związane z przepływem krwi. Kluczowe dla naszego odkrycia było [więc] połączenie technologii iPS ze zrozumieniem dynamiki płynów.
      Przetestowawszy szereg urządzeń, Eto i inni stwierdzili, że produkcja dobrej jakości płytek na masową skalę jest możliwa dzięki bioreaktorowi VerMES. System ten składa się z 2 ustawionych w poziomie owalnych mieszadeł, które generują stosunkowo duże turbulencje, przemieszczając się w górę i w dół cylindra. Przy optymalnym poziomie energii turbulencji i naprężeń ścinających megakariocyty uzyskane dzięki hiPSCs generowały 100 mld płytek.
      Gdy pozyskane w ten sposób płytki przetoczono 2 modelom zwierzęcym małopłytkowości (królikom i myszom), sprawowały się one podobnie jak trombocyty pozyskane od ludzkich dawców.
      Obecnie Eto pracuje nad ulepszeniem podejścia (chodzi m.in. o zautomatyzowany protokół i obniżenie kosztów produkcji). Japończycy chcą też uzyskiwać pozbawione antygenów HLA płytki uniwersalne. Spodziewamy się, że testy kliniczne zaczną się w ciągu roku-2 lat.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rytualne naczynia i kompletną czaszkę byka wraz z rogami sprzed ok. 3,5 tys. lat odkryli archeolodzy w czasie wykopalisk na terenie świątyni w Egipcie. Zabytki znajdowały się na dnie szybu. Archeolodzy uważają, że to depozyt związany z budową świątyni.
      Świątynia grobowa faraona Totmesa III (1479 – 1425 lat p.n.e.) w Deir el-Bahari pozostaje w cieniu sąsiadującej z nią, słynnej, tarasowej świątyni Hatszepsut. Świątynia Totmesa III uległa zniszczeniu już w starożytności, prawdopodobnie na skutek trzęsienia ziemi. Jej pozostałości zostały odkryte i zidentyfikowane dopiero w 1962 r.  przez Polaków, którzy od dekad prowadzą prace rekonstruktorskie i archeologiczne na terenie obu obiektów.
      W obecnym sezonie archeologicznym architekt misji, Mariusz Caban z Politechniki Wrocławskiej wspólnie z egiptologiem Dawidem F. Wieczorkiem, odkryli tam fragmenty rytualnych naczyń i kompletną czaszkę byka z rogami. Na głowie zachował się nawet fragment skóry i sierści – podkreśla w rozmowie z PAP kierownik prac badawczych w Deir el-Bahari, dr Zbigniew E. Szafrański z Centrum Archeologii Śródziemnomorskiej UW.
      Mamy nadzieję, że dzięki temu odkryciu będziemy mogli powiedzieć więcej o historii świątyni – dodała kierowniczka misji w świątyni Totmesa III w Deir el-Bahari, dr Monika Dolińska z Muzeum Narodowego Warszawie.
      Archeolodzy znaleźli też fragment splecionej z drewna i palmowych liści tacy, na której być może złożono ofiary z żywności. Wszystkie przedmioty znajdowały się na dnie szybu wykonanego z suszonych cegieł mułowych. Zdaniem archeologów jest to depozyt fundacyjny. To oznacza, że naczynia i czaszkę umieszczono w momencie wznoszenia świątyni, w czasie rytuałów związanych z rozpoczęciem budowy świętego przybytku. Akt ten można porównać do wmurowania kamienia węgielnego pod niektóre dzisiejsze budowle - tłumaczą badacze.
      Jednak w przypadku egipskich świątyń nie było jednego depozytu związanego z całą świątynią. Było ich kilka na terenie całej budowli i każdy związany był z innym jej elementem - konkretną kaplicą lub rampą - wyjaśnia Szafrański. W jego ocenie podobnie mogło być w przypadku tegorocznego odkrycia. Depozyt umieszczony był tuż obok miejsca, w którym znajdowała się kaplica bogini Hathor (obecnie w całości przeniesiona do Muzeum Kairskiego), zarazem jest to południowo-wschodni narożnik platformy, na której wzniesiono świątynię.
      Według egiptologa przedmioty mogły zostać złożone w szybie w czasie uroczystych obrzędów religijnych. Naczynia zapewne były wypełnione piwem, winem lub świętymi olejami, a na tacach złożono zapewne mięso - wszystko w ofierze dla bogów. Egiptolodzy mogą dokonać takiej rekonstrukcji, bo identyczne przedmioty są przedstawiane na reliefach ze świątyń egipskich. Znanych jest też szereg innych podobnych depozytów – najwięcej z sąsiadującej świątyni Hatszepsut – aż 11.
      Naukowcy ubolewają, że nie byli pierwszymi odkrywcami depozytu. W czasie odkopywania szybu natknęli się na niedopałki po papierosach z początku XX wieku. W ich ocenie najpierw dotarli tutaj odkrywcy-amatorzy, którym zależało przede wszystkim na znalezieniu zabytków cennych z antykwarycznego punktu widzenia. Spośród czterech znanych depozytów ze świątyni Totmesa III tylko jeden był nienaruszony (odkryli go niemieccy badacze w latach 60-tych XX w.).
      W podobnych depozytach znajdowane są również modele narzędzi oraz inne przedmioty związane z budową świątyni, jak formy do cegieł, próbki kamieni i pigmentów, płytki z nazwą świątyni - tych tutaj jednak nie było. Z pewnością zostały wykradzione - spekuluje egiptolog.
      Szafrański dodaje, że miejsca składnia depozytów miały też praktyczne funkcje. To od takich punktów wytyczano odległości w momencie budowania poszczególnych elementów świątyni. Używając pojęcia związanego z geodezją - były zatem reperami, czyli stanowiły podstawę dla dalszych pomiarów - dodaje egiptolog.
      Podobne depozyty fundacyjne towarzyszyły każdej budowli sakralnej w starożytnym Egipcie, począwszy od okresu Starego Państwa, czyli 1. poł. III tysiąclecia. Znane są ze świątyń towarzyszących piramidom - wskazuje naukowiec. "Jednak nie znamy ich zbyt wiele. Deir el-Bahari jest wyjątkiem, bo zostało bardzo szczegółowo przebadane, jako że archeolodzy pracują tam począwszy od końca XIX w." - podkreśla Szafrański.
      Odkrycia dokonano w ramach badań sfinansowanych przez dr Nathalie Beaux z Francuskiego Instytutu Archeologii Orientalnej. Francuska badaczka prowadzi studia nad kaplicą Hathor w świątyni Totmesa III.

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