Носимый кардиомонитор отвечает всем требованиям для улучшения здравоохранения

Новый компактный, легкий, не содержащий геля и водонепроницаемый датчик электрокардиограммы (ЭКГ) обеспечивает больший комфорт и меньшее раздражение кожи по сравнению с аналогичными устройствами для мониторинга сердца, представленными на рынке.

ЭКГ помогают контролировать сердечно-сосудистые заболевания, от которых страдают около 4 миллионов австралийцев и убивают более 100 человек каждый день, предупреждая пользователей о необходимости обратиться за медицинской помощью.

Команда под руководством Университета RMIT в Австралии создала носимое устройство ЭКГ, которое можно использовать для предотвращения сердечных приступов у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, в том числе в удаленных медицинских и амбулаторных учреждениях. В то время как большинство портативных мониторов ЭКГ обычно весят несколько сотен граммов, устройство RMIT весит всего 10 г.

Последние исследования опубликованы в Обзоры прикладной физики AIP.

Ведущий автор, доктор философии Питер Эланго из RMIT сказал, что сердечные приступы часто происходят практически без предупреждения, поскольку сигналы трудно обнаружить без постоянного мониторинга.

«Почти половина людей, у которых случился сердечный приступ, не осознают, что происходит, пока не становится слишком поздно», — говорит Эланго. «Моя мечта — мир, в котором не будет предотвратимых сердечных приступов».

Эланго вошел в десятку лучших участников недавнего турнира. Финал Falling Walls Lab, Австралия, 2023 год в Australian Shine Dome в Канберре, где он выступил с докладом об устройстве ЭКГ.

RMIT подал заявку на международный патент (PCT) для защиты устройства ЭКГ, разработанного командой.

«RMIT изучает способы превратить эту работу в коммерческий продукт, и мы обсуждаем с партнерами потенциальные возможности лицензирования», — говорит Эланго.

Оптимизация дизайна и комфорта
Профессор Мадху Бхаскаран, заместитель директора (по исследованиям) Центра подключенных датчиков для здравоохранения ARC в RMIT, сказал, что основное внимание команды было сосредоточено на улучшении конструкции электродов и материалов для повышения производительности и комфорта.

«Коммерчески доступные носимые устройства ЭКГ обычно громоздки, тяжелы и имеют 12 «мокрых» электродов, соединяющих пациента с устройством, тогда как изобретение RMIT может поместиться на ладони», — говорит Бхаскаран. «Устройство имеет всего три «сухих» электрода, которые почти невидимо тонкие, могут улавливать даже малейшие сигналы сердца, находящегося в бедственном положении, а также могут быть переработаны».

Влажные электроды содержат проводящий гель для усиления сердечного сигнала, тогда как для эффективной работы сухих электродов этот гель не требуется.

«Влажные электроды неудобны, со временем высыхают и вызывают раздражение кожи», — говорит Бхаскаран.

В ходе экспериментов команда проверила характеристики чувствительности миниатюрного трехэлектродного устройства ЭКГ RMIT по сравнению с имеющимся на рынке носимым монитором с 12 электродами, продемонстрировав сопоставимый уровень точности регистрации электрической активности сердца.

«Устройство RMIT эффективно фиксирует деятельность сердца, независимо от того, находится ли пользователь в состоянии покоя или испытывает стресс», — отмечает Бхаскаран.

Включение непрерывного мониторинга
Данные ЭКГ, записанные с течением времени, помогают получить важную диагностическую информацию, касающуюся деятельности сердца пациента.

По словам Эланго, сухие электроды дают ряд существенных преимуществ для проведения непрерывного мониторинга.

«Сухие электроды обеспечивают комфорт пользователя, остаются долговечными и снижают вероятность раздражения кожи», — говорит Эланго. «Электроды также гидрофобны, то есть они не намокают, поэтому пользователь может носить устройство во время занятий в воде, таких как плавание или душ, в отличие от других мониторов ЭКГ. «Эти характеристики делают их идеальными для непрерывного мониторинга – важнейшей функции портативных устройств ЭКГ».

После обширных экспериментов команда обнаружила, что шестиугольный дизайн является «формулой победы», поскольку он подходит для пышной кожи и активного образа жизни, а также более точно улавливает сигналы ЭКГ по сравнению с другими носимыми устройствами, представленными на рынке.

«Устройство может захватывать сигналы ЭКГ, даже если оно установлено за шеей человека — идеально для пациентов в сфере ухода за пожилыми людьми, в том числе для людей с деменцией, которые могут снять его с груди». Но дело было не только в эстетике дизайна, говорит Эланго. «Мы также углубились в подробности того, как различные участки тела влияют на измерения ЭКГ. Это дало ценную информацию для повышения производительности датчиков. Сухие электроды, ширина которых составляет менее одной десятой толщины человеческого волоса, очень чувствительны к сердечным сигналам пользователя».

Поддержка исследования
Эта работа частично выполнялась в Исследовательском центре микронанотехнологий при RMIT в Викторианском узле Австралийского национального производственного предприятия (ANFF). Команда благодарит проекты совместных исследовательских центров и исследовательский центр ARC за поддержку и финансирование подключенных датчиков для здоровья.

RMIT провел это исследование в сотрудничестве с доктором Шерли Эланго из Университета Аннамалай в Индии.

Бумага ‘Оптимизация геометрии сухих электродов для носимых ЭКГ-устройств‘ опубликовано в Обзоры прикладной физики AIP (DOI: 10.1063/5.0152554).