เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีอัลตราไวโอเลตจะฟังเสียงหัวใจและปอด

หัวใจเต้นผิดปกติ หายใจถี่. อาการเหล่านี้มักเป็นสัญญาณแรกของการติดเชื้อในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดหัวใจ แต่ความผันแปรของอัตราการเต้นของหัวใจและการหายใจอาจมีความละเอียดอ่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะแรกของการติดเชื้อ ดังนั้น เซ็นเซอร์ที่สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ของกิจกรรมของหัวใจและปอดได้อย่างแม่นยำจึงเป็นที่สนใจของแพทย์ โดยเฉพาะในช่วงการระบาดของ COVID-19

Yong Xuและทีมงานของเขาที่Wayne State University

และArizona State Universityได้พัฒนาเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีแบบสวมใส่ได้ ซึ่งสามารถบันทึกเสียงหัวใจและปอดด้วยความไวสูงมาก ตั้งอยู่ใน EcoFlex 00-20 ซึ่งเป็นยางซิลิโคนที่ปลอดภัยต่อผิวหนังที่ใช้ในอวัยวะเทียม อุปกรณ์ราคาประหยัดสามารถช่วยในการวินิจฉัยและการจัดการโรคหลอดเลือดหัวใจและระบบทางเดินหายใจจำนวนมากในระยะยาว นักวิจัยอธิบายเซนเซอร์ตัวใหม่ของพวกเขาในApplied Physics Letters

บันทึกเสียงที่แผ่วเบาที่สุด

เซ็นเซอร์ขนาดกว้าง 28 มม. ออกแบบมาเพื่อสวมใส่บนหน้าอกของผู้ป่วย ใช้เคมีรีดอกซ์ไอโอไดด์/ไตรไอโอไดด์ (I – /I 3 – ) เพื่อวัดสัญญาณกลไก-อะคูสติก (เสียง) จากหัวใจและปอด

I – /I 3 –คู่รีดอกซ์ไม่ใช่คนแปลกหน้าสำหรับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดคลื่นไหวสะเทือนประสิทธิภาพสูงบางรุ่น ใช้ไฟฟ้าเคมีที่มีไอโอดีนเป็นพื้นฐานเพื่อแปลงการสั่นสะเทือนของพื้นดินความถี่ต่ำเป็นสัญญาณไฟฟ้า ทั้งนี้เนื่องจากกระแสที่เกิดจากปฏิกิริยารีดอกซ์ ซึ่งเป็นกลไกการทรานส์ดักชันที่ใช้ในการสร้างสัญญาณเอาท์พุต มีความอ่อนไหวอย่างยิ่งต่อการเคลื่อนไหวทางกลที่เล็กที่สุด

Xu และทีมของเขาใช้หลักการถ่ายโอนข้อมูล

แบบเดียวกันกับอุปกรณ์ของพวกเขา เซ็นเซอร์ประกอบด้วยโพรงทรงกลมที่เต็มไปด้วยสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มี I – และ I 3 – โพรงเชื่อมต่อกับช่องสัญญาณที่มีคู่แพลตตินั่มแอโนด–แคโทดสองคู่ โพรงและช่องมีไดอะแฟรม EcoFlex 500 µm ซึ่งสัมผัสกับผิวหนังของผู้ป่วย

เมื่อแรงดันไฟตรงถูกนำไปใช้กับสองขั้วบวก กระแสจะไหลระหว่างคู่ขั้วบวก-แคโทดแต่ละคู่ กระแสทั้งสองจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าในเวลาต่อมาโดยใช้ตัวต้านทานป้อนกลับ 10 kΩ และตัวเก็บประจุป้อนกลับ 8.5 nF แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะถูกบันทึกโดยบอร์ดเก็บข้อมูลและประมวลผลเพื่อให้ได้แรงดันไฟที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นสัญญาณเอาท์พุตสุดท้ายของเซ็นเซอร์

เนื่องจาก EcoFlex มีความยืดหยุ่น การเคลื่อนไหวเล็กน้อยในหน้าอกของผู้ป่วย (เช่น การเต้นของหัวใจ เป็นต้น) ทำให้ไดอะแฟรมเคลื่อนอิเล็กโทรไลต์เหลวไปตามช่อง การเคลื่อนที่ของอิออน I – /I 3 –สัมพันธ์กับอิเล็กโทรดแต่ละอิเล็กโทรดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกระแส การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถสังเกตได้ในสัญญาณแรงดันไฟที่ต่างกัน

การทดสอบเบื้องต้นแสดงสัญญาจนถึงตอนนี้ อุปกรณ์นี้ได้รับการทดสอบกับอาสาสมัครเพียงคนเดียวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มันบันทึกการเต้นของหัวใจอย่างต่อเนื่องด้วยอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่มากกว่า 6:1 สัญญาณหัวใจและปอด เซ็นเซอร์ตรวจจับสัญญาณหัวใจ (กราฟบน) และปอด (กราฟล่าง) ด้วยความไวที่ยอดเยี่ยมในการวัดเสียงของปอดซึ่งเงียบกว่าเสียงหัวใจมาก อาสาสมัครทำชุดการหายใจห้ารอบติดต่อกัน แต่ละช่วงของการหายใจเข้า กลั้นหายใจ และหายใจออกนั้น

สามารถเห็นได้ง่ายบนรูปคลื่นของสัญญาณเอาท์พุต

นักวิจัยยังได้ตรวจสอบอัตราการหายใจของอาสาสมัครด้วยการประมวลผลข้อมูลดิบด้วยตัวกรองความถี่สูง (20 ถึง 300 Hz) หรือความถี่ต่ำ (0.1 ถึง 15 Hz) ตัวกรองความถี่สูงใช้เพื่อแยกแอมพลิจูดของสัญญาณเสียงหัวใจ ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามปริมาณหน้าอกของผู้ป่วยที่เปลี่ยนแปลงระหว่างการหายใจ ในขณะเดียวกัน ตัวกรองความถี่ต่ำก็ใช้เพื่อแยกส่วนประกอบความถี่ต่ำของสัญญาณ ซึ่งสอดคล้องกับการเสียรูปภายในเซ็นเซอร์เมื่อหน้าอกขยายและหดตัวในแต่ละรอบการหายใจ

ในขั้นตอนเบื้องต้น ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์สามารถนำไปใช้ในการตรวจสอบสุขภาพที่สวมใส่ได้ นักวิจัยคาดการณ์ว่าเทคโนโลยีนี้สามารถใช้สำหรับการจัดการโรคหัวใจด้วยตนเอง เช่น ภาวะหัวใจล้มเหลว ตลอดจนวินิจฉัยโรคระบบทางเดินหายใจ เช่น โควิด-19

เพื่อตรวจสอบการติดตาม DROP-IN ในการตั้งค่าการผ่าตัดในชีวิตจริง ต่อไปนักวิจัยได้ทำการผ่าตัดผ่านกล้องส่องกล้องโดยใช้หุ่นยนต์ช่วยในสุกรในสถานที่ฝึกอบรมการผ่าตัดของOrsi Academy โดยการวางสีเขียวอินโดไซยานีน (ICG ซึ่งเรืองแสงเป็นสีชมพู) ไว้ในผนังช่องท้อง พวกมันสร้างเป้าหมายการผ่าตัดซึ่งมีการสำรวจโพรบ DROP-IN

ในโหมดการถ่ายภาพด้วยแสงเรืองแสง ทั้งตัวทำเครื่องหมายฟลูออเรสเซนบนโพรบ DROP-IN และการสะสมของ ICG สามารถมองเห็นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟลูออเรสเซนและไอซีจีฟลูออเรสเซนซ์สามารถกระตุ้นพร้อมกันได้ และการปล่อยสัญญาณที่แยกออกมาโดยใช้สัญญาณดิบของกล้องหิ่งห้อย ทำให้ศัลยแพทย์สามารถยืนยันรอยโรคที่แปลแล้วได้ด้วยสายตาในระหว่างการนำทาง ไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจนในความเข้มระหว่างสัญญาณเรืองแสงทั้งสอง และไม่มีการสังเกตการฟอกสีของวงแหวนฟลูออเรสเซนในระหว่างการทดลองนานหลายชั่วโมงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นได้เข้ามาในห้องผ่าตัด

นักวิจัยสรุปว่าขั้นตอนแรกเหล่านี้ในการนำทางด้วยแสงของโพรบแกมมา DROP-IN สามารถรวมเวชศาสตร์นิวเคลียร์แบบแทรกแซงเข้ากับการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์ได้ แอปพลิเคชั่นแรกอาจอยู่ในการรักษามะเร็งต่อมลูกหมาก ซึ่งการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์นั้นเป็นที่ยอมรับกันดีอยู่แล้ว Van Oosterom กล่าว เขาตั้งข้อสังเกตว่าการผ่าตัดด้วยคลื่นวิทยุโดยใช้ radiotracer ที่มุ่งเป้าไปที่แอนติเจนของเยื่อหุ้มเซลล์ต่อมลูกหมาก (PSMA) มีแนวโน้มดีเป็นพิเศษ “โพรบแกมมา DROP-IN ช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถดำเนินการกับผู้ป่วยเหล่านี้ด้วยหุ่นยนต์เพื่อแยกเซลล์เนื้องอกโดยเฉพาะโดยใช้เครื่องติดตามเป้าหมาย PSMA” เขาอธิบาย

Credit : sagebrushcantinaculvercity.com saltysrealm.com sandersonemployment.com sangbackyeo.com sciencefaircenterwater.com