Технион создал прототип датчика давления без манжеты на кремниевой фотонике: тесты на добровольцах

Команда Технион — Израильского технологического института описала в Nature Communications носимый датчик, который контролирует артериальное давление без надувной манжеты. Устройство разработали проф. Амир Розенталь, проф. Даниэль Ланге и докторант Гиль Гельберт с факультета электротехники и вычислительной техники имени Эндрю и Эрны Витерби. В тестах на добровольцах на уровне доказательства концепции датчик регистрировал особенности формы пульсовой волны давления с лучевой артерии с частотой 100 измерений в секунду, а его показания согласовывались с эталонным манжетным монитором nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.

Манжета даёт показание лишь в один момент времени. Устройство Техниона рассчитано на непрерывное измерение без действий со стороны пользователя.

Как работает оптоакустический детектор

Устройство сочетает кремниевую фотонику и оптоакустическое возбуждение. Короткие импульсы света создают ультразвуковые волны внутри артерии, а предельно миниатюрный кремниево-фотонный акустический детектор SPADE их принимает. SPADE измеряет и абсолютный диаметр артерии, и его малые изменения с каждым ударом сердца. По этим данным можно восстановить полную форму волны давления и оценивать давление в реальном времени и в течение длительного срока.

По данным Техниона, абсолютный диаметр артерии впервые измерен таким миниатюрным методом. Существующие носимые решения опираются на ультразвуковые пластыри с импульсно-эхо схемой, которые отслеживают пульсирующий диаметр артерии. Авторы отмечают, что многоэлементные конструкции и необходимость точного позиционирования затрудняют их применение в полностью носимом виде nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.

Один элемент и допуск на положение

Оптоакустические сигналы обладают высоким контрастом, а детектор — полуизотропной чувствительностью. Вместе это позволяет следить за диаметром артерии одним детектирующим элементом и даёт высокую устойчивость к смещению и повороту датчика. Несмотря на малый размер, детектор достаточно чувствителен, чтобы записывать оптоакустические сигналы лучевой артерии с высоким контрастом на частоте 100 Гц.

Авторы заявляют, что согласие с эталонным манжетным монитором показывает потенциал кремниево-фотонного оптоакустического метода для непрерывного измерения без манжеты в повседневной жизни. Работа находится на стадии доказательства концепции. В исследовании также участвовали Рон Мойсеев, Йоав Хазан и Тамар Харари.