پچ پوستی می تواند هشدار اولیه برای سکته مغزی، حملات قلبی ارائه دهد!
مهندسان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو یک پچ اولتراسوند انعطاف پذیر را معرفی کرده اند که می‌توان آن را روی پوست قرار داد تا جریان خون را از طریق شریان‌ها و وریدهای اصلی در اعماق بدن فرد بررسی کند.
دانستن سرعت و میزان جریان خون در رگ های خونی بیمار بسیار مهم است زیرا می تواند به پزشکان در تشخیص بیماری های قلبی عروقی مختلف از جمله لخته شدن خون، مشکلات دریچه قلب، گردش خون ضعیف در اندام ها و یا انسداد در رگ ها که می تواند منجر به سکته یا حمله قلبی شود، کمک کند.
پچ سونوگرافی جدید توسعه یافته در UC San Diego می تواند به طور مداوم جریان خون و همچنین فشار خون و عملکرد قلب را در real-time نظارت کند. استفاده از چنین وسیله ای می تواند تشخیص زودهنگام مشکلات قلبی عروقی را آسان تر کند.
تیمی به سرپرستی شنگ زو(Sheng Xu)، استاد مهندسی نانو در دانشکده مهندسی UC San Diego Jacobs، این پچ را در مقاله‌ای که در ۱۶ ژوئیه در Nature Biomedical Engineering منتشر شد، گزارش کردند.
پچ را می توان روی گردن یا قفسه سینه جایگذاری کرد. ویژگی خاص این پچ این است که می تواند سیگنال های قلبی عروقی را تا عمق 14 سانتی متری داخل بدن به روشی غیرتهاجمی با دقت بالا، حس و اندازه گیری کند.
به گفته Xu: «این نوع دستگاه پوشیدنی می‌تواند تصویر جامع‌تر و دقیق‌تری از آنچه در بافت‌های عمیق و اندام‌های حیاتی مانند قلب و مغز می‌گذرد، از سطح پوست به شما بدهد».
حس کردن سیگنال ها در چنین عمقی برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی بسیار چالش برانگیز است. با این حال، این جایی است که مهم‌ترین سیگنال‌های بدن و اندام‌های مرکزی دفن می‌شوند.» یک دستگاه پوشیدنی طراحی شده است که می تواند به چنین عمق بافت نفوذ کند و سیگنال های حیاتی را در زیر پوست حس کند. این فناوری می تواند بینش جدیدی برای حوزه مراقبت های بهداشتی ارائه دهد.
یکی دیگر از ویژگی های نوآورانه این پچ این است که پرتو اولتراسوند را می توان در زوایای مختلف کج کرد و به مناطقی در بدن هدایت کرد که مستقیماً زیر پچ نیستند.
Xu توضیح داد که این اولین مورد در زمینه پوشیدنی‌ها است، زیرا سنسورهای پوشیدنی موجود معمولاً فقط نواحی زیر آنها را کنترل می‌کنند. «اگر می‌خواهید سیگنال‌ها را در موقعیت دیگری حس کنید، باید حسگر را به آن مکان منتقل کنید. با این پچ، می‌توانیم مناطقی را که پهن‌تر از ردپای دستگاه هستند بررسی کنیم. این می تواند فرصت های زیادی را باز کند.»
نحوه کار پچ اولتراسوند
این پچ از ورقه نازکی از پلیمر انعطاف پذیر و قابل کشش تشکیل شده است که به پوست می چسبد. آرایه ای از مبدل های اولتراسوند به اندازه میلی متر روی پچ تعبیه شده است. هر یک به صورت جداگانه توسط یک کامپیوتر کنترل می شود و این نوع آرایه به عنوان آرایه فازی اولتراسوند شناخته می شود. این یکی از بخش‌های کلیدی این فناوری است، زیرا به پچ توانایی بررسی عمیق‌تر و گسترده‌تر را می‌دهد.
آرایه فازی دو حالت اصلی کار را ارائه می دهد. در یک حالت، همه مبدل‌ها می‌توانند برای انتقال امواج اولتراسوند با هم هماهنگ شوند، در این صورت یک پرتو اولتراسوند با شدت بالا تولید می‌کند که روی یک نقطه به عمق ۱۴ سانتی‌متر در بدن تمرکز می‌کند. در حالت دیگر، مبدل‌ها را می توان به گونه‌ای تنظیم کرد که امواج را همزمان ارسال نکنند تا پرتوهای اولتراسوند بتواند به زوایای مختلف هدایت شوند.
Muyang Lin، دانشجوی دکترای نانومهندسی دانشگاه کالیفرنیا، بیان کرد: «با فناوری آرایه فازی، می‌توانیم پرتو اولتراسوند را به روشی که می‌خواهیم دستکاری کنیم». این به دستگاه قابلیت های متعددی مانند نظارت بر اندام های مرکزی و جریان خون با وضوح بالا را، می دهد، در صورتی که این تنها با استفاده از یک مبدل امکان پذیر نخواهد بود.
آرایه فازی شامل یک شبکه 12 در 12 مبدل اولتراسوند است. هنگامی که الکتریسیته از طریق مبدل‌ها جریان می‌یابد، آنها مرتعش می‌شوند و امواج اولتراسوند منتشر می‌کنند که از پوست عبور می‌کنند و به عمق بدن می‌رسند. هنگامی که امواج اولتراسوند از طریق یک رگ خونی اصلی نفوذ می کنند، با حرکت گلبول های قرمز خونی که در داخل آن جریان دارند، مواجه می شوند. این حرکت نحوه بازتاب امواج اولتراسوند را به پچ تغییر می‌دهد، اثری که به عنوان تغییر فرکانس داپلر شناخته می‌شود. این تغییر در سیگنال های منعکس شده توسط پچ گرفته می شود و برای ایجاد یک ثبت بصری جریان خون استفاده می شود. از همین مکانیسم می توان برای ایجاد تصاویر متحرک از دیواره های قلب نیز استفاده کرد.
