Данные о работе сердца можно узнать с помощью одежды

Опубликовал admin дата: Июль 21st, 2013

Данные о работе сердца

Японская компания NTT (Nippon Telegraph и Telephone Corporation) сообщила о новой разработке микроэлектронных устройств. Благодаря современным разработкам электрокардиографом может стать обычная одежда, соприкасающаяся с телом.

Для того чтобы узнать параметры работы сердца, достаточно лишь носить одежду, которая имеет текстиль с новым типом электродов, объединенных проводящим полимером. При ношении одежды с полимером и проводящими волокнами, биомедицинские сигналы могут быть записаны без какого-либо дискомфорта для пациента.

Компания NTT разработала проводящие волокна путем покрытия поверхности из шелка или синтетического волокна проводящим полимером (PEDOT-PSS). Полученная микроэлектронная ткань используется для изготовления носимых электродов, которые предназначены для получения биомедицинских записей.

Обычные биомедицинские электроды используют пасту или гель в качестве электролита, что приводит к чрезмерному смачиванию поверхности кожи и иногда вызывает раздражение кожи или контактный дерматит.

Новый биоэлектрод из проводящего волокна без электролитной пасты является гибким, биосовместимым элементом с гидрофильными свойствами. Таким образом, данное микроустройство позволяет стабильно производить записи характеристик сердечной деятельности, с качеством эквивалентным обычным электродам.

Эксперименты, проведенные на 10 трудоспособных добровольцах по ношению маек, оснащенных электродами, показали успешные результаты по проведению долгосрочных записей данных по сердцебиению и по записи электрокардиограммы.

Этот результат показывает, что для точного и постоянного контроля за сердцебиением, а также, для записи электрокардиограммы достаточно лишь постоянно носить майки оснащенные микроэлектродами.

Ученые уверены, что данная разработка микроэлектродного контроля деятельности сердца, найдет различные применения в спорте, будет использована для укрепления здоровья, а также, окажется хорошей поддержкой в области медицинской диагностики и научных исследованиях.

1. Предпосылки и история развития вопроса.

Современное общество постепенно «стареет», поэтому актуальность непрерывного мониторинга сердцебиения и запись электрокардиограммы, как ожидается, сможет снизить риск возникновения сердечного приступа (а, следовательно, и, риск внезапной смерти). Этого результата можно достичь благодаря раннему выявлению и своевременному лечению любых нарушений сердечной деятельности.

Постоянный мониторинг работы сердца, также, эффективен для предотвращения физические перегрузки, вызванной неправильными или чрезмерными упражнениями и постепенным накоплением психического напряжения.

Однако, обычные биомедицинские электроды с пастой - электролитом не подходят для непрерывного контроля в повседневной жизни. Так как, это вызвало бы массу неудобств, при постоянном контакте с кожей влажного датчика.

Кроме того, чрезмерное смачивание поверхности кожи иногда вызывает раздражение кожи или контактный дерматит. В последнее время текстильные электроды, изготовленные из серебра широко используются для мониторинга сердечной деятельности, особенно в области спорта.

Однако для медицинского мониторинга работы сердца с выдаваемы результатом параметров на уровне качества результатов ЭКГ качества, необходимо дальнейшее улучшение применяющихся в настоящее время устройств, в том числе, необходима работа по снижению уровня шума.

Проводящий полимер PEDOT-PSS является перспективным материалом для использования в качестве биомедицинского электрода из-за его гидрофильных свойств и биосовместимости. Тем не менее, он является хрупким во влажном состоянии, в связи с чем, еще предстоит его доработка в части улучшения свойств по водостойкости и практичности в повседневном использовании для массового применения.

Ученые использовали NTT PEDOT-PSS компонент для изменения поверхности микроэлектродов датчика устройства. Полученная отличная биосовместимость и улучшенные электрические свойства этого датчика была подтверждены в 2004 году путем встраивания нервных клеток на него, и внедрения его животным.

В последнее время NTT задался целью изготовить гибкий биомедицинский электрод путем объединения многих PEDOT-PSS- нитей и шелковых волокон воедино.

2. Достижения

Гибкий биомедицинский электрод изготовлен путем нанесения шелковой нити с PEDOT-PSS компонентом, а полученный материал может быть использован, как обычный тканевый материал для изготовления одежды. Покрытие было разработано и наносилось с таким условием, что предел прочности и использования были улучшены без ухудшения характеристик биосовместимости, гидрофильности и гибкости.

Поверхность электрода без пастообразного электролита была использована для измерения ЭКГ крысы со стабильностью равной параметрам обычного медицинского электрода.

Носимый электродный комплекс был изготовлен с помощью монтажа проводящих элементов на текстильной рубашке. Поэтому, обычное ношение рубашки позволяет наблюдать за частоту сердечных сокращений и другими характеристиками, а также, получать данные электрокардиограммы, тех параметров, которые необходимы для мониторинга работы сердца.

Удобство биомедицинских электродов основано на их гибкости, воздухопроницаемости, именно поэтому, теперь у пациента есть возможность процесс длительного мониторинга работы сердца перенести без каких-либо неудобств.

Безопасность носимых на теле электродов была оценена 10 добровольцами трудоспособного возраста. Успешные результаты по долгосрочной записи сердцебиения и электрокардиограммы были подтверждены многократно, при этом полностью исключалась возможность появления раздражения на коже (контактный дерматит).

3. Планы на будущее

Компания NTT и в дальнейшем будет исследовать вопросы безопасного ношения и эффективности носимых электродов, выполненных из PEDOT-PSS компонента в сочетании с волокнами текстиля. Данные научные работы необходимы для дальнейшего изучения вопроса по долгосрочному мониторингу сердечной деятельности и записи электрокардиограммы путем проведения основного эксперимента по около 100 человек.

Специалисты компании планируют применять данную разработку в области медицины. Если точнее, то новое диагностическое средство с успехом может применяться в области оказания медицинской диагностической помощи и удаленной медицины, в рамках сотрудничества, например, с образовательными медицинскими учреждениями.

Также, применение носимого диагностического комплекса, рассматривается для выполнения множества других задач. Например, в качестве дополнительного средства диагностики и эффективности проведения медицинских осмотров за счет снижения

уровня дискомфорта пациента. Также, новый диагностический комплекс может быть полезен для укрепления здоровья.

Примечание

1. PEDOT-PSS является типичным проводящим полимером, который широко используется в качестве прозрачного электрода, с антистатическим покрытием из пластмассы. Из-за его высокой проводимости и химической стабильностью в различных средах. PEDOT-PSS продукты являются коммерчески доступными из Германии.

2. Возможность ношения электродов

Данные электроды используются для обнаружения биомедицинских сигналов или для электрической стимуляцией живых организмов и просто носили предмета.

В традиционной системе функционировании диагностического оборудования, при записи параметров работы сердца, используется гель-паста. Для улучшения же контакта интерфейса между электродом и поверхностью кожи компанией разработан новый компонент PEDOT-PSS, который позволяет добиваться необходимых характеристик при использовании новой разработки.

3. Эксперименты на животных и на добровольцах проводились с разрешения этического комитета лаборатории компании NTT, который контролирует все фундаментальные исследования.

4. Человек в качестве испытуемого носит майку с электродами в течение более 24 часов, при этом отмечает, свое субъективное мнение относительно работы нового устройства и точности диагностики имеющихся у человека симптомов.

После записи данных и прекращения пользования диагностическим комплексом, сразу же рассматривается состояние кожи на предмет возможных ухудшений состояния, покраснений, отеков.

5 Микроэлектродный комплекс (Microelectrode array, MEA)

Что же такое Микроэлектродный комплекс (MEA) - это устройство, которое содержит несколько электродов для обнаружения нейронных сигналов, а также может использоваться для электрической стимуляции нейронов.

Источник на сайте компании: www.ntt.co.jp/news2013/1302e/130212a.html

Добавь в закладки, поделись с друзьями: