Старая мудрость встречается с новыми технологиями: традиционная китайская медицина вдохновляет на создание датчиков пульса
Непрерывный мониторинг пульса человека может предоставить значимую медицинскую информацию, такую как частота сердечных сокращений и, косвенно, артериальное давление. Однако пульсовые волны могут значительно различаться у разных людей и даже у одного и того же человека в разное время суток и во время различных видов деятельности. Эти изменения затрудняют точную регистрацию полезных данных текущими носимыми датчиками пульса, что особенно проблематично для людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями или с факторами высокого риска этих заболеваний.
Чтобы решить эту проблему, группа под руководством исследователей из Университета штата Пенсильвания сначала обратилась не к будущему, а к принципам мониторинга пульса в традиционной китайской медицине, впервые описанным более 3000 лет назад. Используя эти принципы, исследователи разработали платформу измерения давления для определения оптимального пульсового сигнала, которую они объединили с моделью машинного обучения, чтобы также предсказать артериальное давление . Они опубликовали свои результаты в журнале Advanced Materials .
«В традиционной китайской медицине врачи измеряли пульс в трех точках на запястье: цунь, гуань и чи», — сказал соавтор Хуанью «Ларри» Ченг, доцент кафедры инженерных наук и механики имени Джеймса Л. Хендерсона-младшего в Университете штата Пенсильвания. «Поскольку они прощупывали запястье тремя пальцами в трех точках, они увеличивали давление, чтобы измерить пульс от поверхностного до немного более глубокого. Это давало более точное считывание сигналов пульса, независимо от того, был ли у человека активный или малоподвижный день, например».
Чэн сказал, что они включили эти две концепции, адаптивное давление и несколько мест на запястье, в конструкцию носимого монитора здоровья. Исследователи использовали 3D-печать для печати массива датчиков — одного устройства с несколькими датчиками. Такой подход позволяет им решать проблему данных, полученных из одной точки на запястье, и лучше собирать данные из нескольких мест на запястье и на разных глубинах.
«Массив датчиков полностью напечатан, и потому, что это менее затратно, чем более традиционные методы сборки датчика, и потому, что тогда массивом датчиков легче манипулировать, что делает его лучшим носимым устройством», — сказал Ченг, объяснив, что, полностью напечатав устройство, исследователи могут быстро создать прототип индивидуального массива датчиков давления. «Массив датчиков давления также создает трехмерную карту информации о пульсе во времени».
По словам исследователей, затем команда интегрировала массив датчиков с моделью машинного обучения, чтобы точно прогнозировать другую информацию для мониторинга состояния здоровья, например, артериальное давление.
«Благодаря алгоритму машинного обучения мы можем прогнозировать артериальное давление на основе различных значений систолического, диастолического и среднего артериального давления, используя трехмерное картирование пульса », — сказал соавтор Либо Гао, доцент Сямэньского университета.
Исследователи заявили, что планируют продолжить разработку своего устройства и его интеграцию с машинным обучением в надежде, что этот подход поможет улучшить мониторинг здравоохранения в будущем.