В исследовании, опубликованном в выпуске журнала Science Advances от 30 октября 2015 года, исследователи показали, что датчик может измерять кровоток как в крупных, так и в мелких кровеносных сосудах у поверхности кожи. Они также предоставили подробную информацию о конструкции и работе устройства. Исследователи оценили работу датчика в различных условиях, показав, что эту технологию можно использовать для непрерывного мониторинга кровотока во время повседневной деятельности, а также в различных клинических исследованиях и медицинских учреждениях.Помимо диабета и хронической гипертензии, состояния, которые влияют на здоровье кровеносных сосудов и окружающей ткани, включают заболевание почек, аутоиммунные и другие воспалительные состояния, эффекты старения и курения, а также класс аномалий, связанных с холестерином, называемых дислипидемиями.
Непрерывный мониторинг изменений кровотока также может быть ценным при оценке этих состояний в клинических и исследовательских сценариях.Пилотно-испытанное устройство, разработанное совместно с исследователями из Северо-Западного университета, входит в число множества инструментов, доступных для измерения кровотока. Однако другие устройства, например, основанные на оптических или акустических методах, не работают так же хорошо, когда тело находится в движении, и поэтому пациент или объект исследования должны оставаться неподвижными.Исследователи преодолели эти проблемы с помощью мягкого, подходящего для кожи электронного устройства, которое наносится непосредственно на кожу и использует тепловые датчики для сбора данных об изменениях температуры, в том числе вызванных изменениями кровотока.
Устройство также может подавать небольшое количество тепла, чтобы проверить реакцию испытуемого. В этом режиме миниатюрная площадка в устройстве генерирует тепловой импульс, а 14 окружающих термодатчиков определяют результирующий тепловой поток.
Сигнал отправляется на компьютер, который вычисляет скорость кровотока в пределах двух миллиметров от поверхности кожи.В своем исследовании исследователи поместили датчик на предплечье испытуемого над большой видимой веной, а затем применили давление в течение 60 секунд в различных местах рядом с веной.
Каждый раз устройство регистрировало соответствующее уменьшение кровотока. Исследователи также использовали тепловизионную камеру, которая измеряет инфракрасные сигналы, чтобы подтвердить точность измерений датчика кровотока, даже когда объект перемещался.Затем они выбрали место на предплечье, которое не было рядом с крупной веной, чтобы устройство обнаруживало кровоток в кровеносных сосудах микромерных размеров в подлежащей ткани.
Исследователи смогли обнаружить изменения в кровотоке, когда испытуемый сделал глубокий вдох. Члены команды из сотрудничающего учреждения провели отдельный тест, который включал в себя легкую пощечину по коже рядом с электронным датчиком, которая вызвала легкую реакцию покраснения. Датчик зарегистрировал кожную реакцию как повышение температуры поверхности, сопровождающееся изменением направления кровотока в пределах двух миллиметров от поверхности кожи.
По словам соавтора Александра Горбаха, доктора философии, руководителя подразделения инфракрасной визуализации и термометрии NIBIB, тесты, проведенные с помощью термодатчика, помогли установить ряд рекомендаций по его использованию, таких как оптимальное размещение датчика и способы его использования. глубоко под поверхностью кожи прибор может оценить кровоток. На данном этапе устройство выглядит многообещающим как недорогой, легко изготавливаемый датчик для использования в амбулаторных или больничных условиях. Из-за связи между хронической гипертонией и некоторыми типами сосудистых заболеваний новый датчик может быть полезным дополнением к исследованиям гипертонии и ее последствий.Доктор Горбач принимал участие в предыдущем исследовании, опубликованном в 2013 году, в котором проверялось использование электронного датчика для непрерывного сбора показаний температуры тела.
В этом исследовании команда проверила устройство для использования при мониторинге температуры кожи пациентов, находящихся под наблюдением на предмет инфекций или других заболеваний. «Клинический стандарт измерения температуры — два раза в день, но это устройство может отправлять показания два раза в секунду», — сказал он. Кроме того, устройство также можно использовать во время операции для контроля температуры и кровотока внутренних органов.