Артериальное давление является важнейшим показателем здоровья сердечно-сосудистой системы человека, но простых способов его мониторинга в долгосрочной перспективе не существует.
Традиционно давление измеряют с помощью манжеты на руке — это точный, но не самый удобный в быту способ. Альтернативой служат ультразвуковые датчики и фитнес-браслеты, но первые не очень удобны, а вторые неточны. Американские ученые предложили еще одну альтернативу — легкие и прочные сенсоры из графена.
Группа исследователей из Техасского университета в Остине и Техасского университета A'n'M под руководством Рузбеха Джафари и Деджи Акинванде преодолела все препятствия и разработала липкую и растяжимую графеновую электронную «татуировку», которую удобно носить в течение длительного периода времени и не скользит по коже. Подробнее о работе можно узнать в статье в Nature Nanotechnology.
— Тату-сенсор невесом и невидим. Вы должны разместить его на теле. Его даже не видно, и он не двигается, — сказал Джафари.
Прибор выполняет измерения, подавая на кожу слабый электрический ток, что позволяет измерить сопротивление участка тела между датчиками. Поскольку ток идет по пути наименьшего сопротивления — по богатому ионами кровотоку в сосудах — можно собирать данные о сопротивлении кровотоку. Это сопротивление изменяется при колебаниях артериального давления, и между одним и другим может быть установлена ??четкая зависимость.
Был разработан алгоритм машинного обучения для определения зависимости сопротивления от артериального давления путем разделения массива измерений, собранных на добровольцах, на данные для обучения и тестирования алгоритма. Для большей точности информация о скорости пульсовой волны собиралась отдельным прибором.
Всего исследователи собрали 18 667 записей, из которых 89% пошли на обучение нейронной сети и 11% на проверку на кросс-валидацию. Точность измерения составила 0,2±4,5 мм рт.ст. Искусство. диастолического давления и 0,2±5,8 мм рт.ст. Искусство. для систолического давления, что эквивалентно стандарту IEEE Class A для устройств мониторинга артериального давления.
Интересно, что графеновый сенсор тестировали в условиях сильной жары и при физических нагрузках на добровольцах, вызывавших сильное потоотделение. Во всех случаях датчик не деградировал и выдавал точные данные при длительной работе — до 300 минут и более. Исследователи отмечают, что это в 10 раз больше, чем у других датчиков.
Кроме того, установка невесомых графеновых датчиков на дополнительных артериях и венах позволит динамически отслеживать распространение волны давления по телу человека, что позволит медицине научиться лучше контролировать состояние кровеносной системы человека.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен