完全集成系统深层监控发达

一个工程师团队在加州大学圣地亚哥已经开发了第一个完全集成的可穿戴的深层超声系统监控,包括主题。它可能有助于拯救生命的心血管监测和标志着重大突破一个世界领先的可穿戴式超声波实验室。,“一个完全集成的可穿戴的超声波系统监测深层组织,”发表在2023年5月22日出版的《自然生物技术。

”这个项目提供了一个完整的解决方案可穿戴超声波技术不是只可穿戴传感器,而且控制电子在可穿戴的形式因素,“央林说,纳米工程学系的博士生加州大学圣地亚哥分校和这项研究的第一作者。“我们做了一个真正可穿戴设备可以感知深度组织无线生命体征。”

盛的研究走出实验室,加州大学圣地亚哥分校的纳米工程教授雅各布斯工程学院,不过该研究的通讯作者。

这充分集成自主耐磨超声波system-on-patch (USoP)建立在前一个工作在实验室的软超声波传感器的设计。但是,先前的软超声波传感器都需要拘束电缆数据和电力传输,这在很大程度上限制了用户的移动性。在这个工作,它包括一个小的,灵活的控制电路与超声波换能器阵列采集和无线传输数据。机器学习组件帮助解释数据和跟踪对象。

根据实验室的发现,超声波system-on-patch允许连续跟踪的生理信号从组织深达164毫米,连续测量中心血压、心率、心输出量等生理信号一次长达12小时。

“这项技术有很多潜在的保存和改善生活,”林说。“传感器可以评估心血管功能。异常值的血压和心脏输出,静止或运动期间,是心力衰竭的特点。健康人群,我们的设备可以测量心血管反应实时运动,从而提供洞察每个人施加的实际锻炼强度,从而指导制定个性化的培训计划。”

超声波system-on-patch也突破了互联网的发展医学的东西(IoMT),一个医疗设备网络连接互联网,无线生理信号传输到云计算,分析和专业的诊断。

由于技术进步和努力工作的临床医生在过去的几十年里,超声波感兴趣的已经收到了一个持续的波,和徐实验室经常提到的第一次呼吸作为一个早期的和持久的领导人,尤其是在可穿戴的超声波。固定式和便携式的实验室用设备,使他们可伸缩和可穿戴,驾驶转换整个景观的医疗监控。它的力量很大程度上都取决于其与临床医生密切合作。“虽然我们是工程师,我们知道医学临床医师面临的问题,”林说。“我们有密切的关系与我们的临床合作者和总是从他们那里得到有价值的反馈。这个新的耐磨超声波技术是一个独特的解决方案来解决许多生命体征监测在临床实践的挑战。”

在开发最新的创新,团队惊讶地发现它有更多的功能比最初预期。

“在这个项目的一开始,我们旨在建立一个无线血压传感器,”林说。”后来,我们使电路,设计算法和收集临床见解,我们认为该系统可以测量许多重要生理参数比血压、心输出量、动脉硬化,用力呼气容积,所有这些都是必不可少的日常卫生保健或住院监视参数。”

此外,主题是在运动时,会有相对运动之间的可穿戴式超声波传感器和组织的目标,这就需要频繁手动调整的可穿戴式超声传感器来跟踪移动目标。在这项工作中,团队发明了一种机器学习算法来自动分析接收到的信号和选择最合适的信道跟踪移动目标。

然而,当该算法训练使用一个主题的数据,不得转移到其他科目学习,使结果不一致的和不可靠的。

“我们最终推广工作的机器学习模型应用先进的适应算法,“紫阳张说,硕士计算机科学与工程系的学生在加州大学圣地亚哥分校和co-first作者在纸上。“这个算法可以自动最小化域分布之间的差异不同的主题,这就意味着可以从主题转移到机器智能的话题。我们可以训练算法对一个主题并应用到其他许多新科目以最少的培训。”

向前移动时,传感器将测试更大的人群。“到目前为止,我们只验证设备性能在一个小但多样化的人口,“潇湘Gao说,博士后学者在加州大学圣地亚哥分校纳米工程学系和co-first作者研究。“我们设想这个设备的下一代深层监控设备,临床试验是我们的下一步。”

徐是Softsonics创始人之一,LLC计划将这项技术商业化。

参考:林M,张Z,高X, et al。完全集成的可穿戴的超声波系统监测移动对象的深层组织。生物科技Nat》。2023年。doi:10.1038 / s41587 - 023 - 01800 - 0

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