Электронная татуировка для измерения давления — самый точный прибор, спасающий жизни

Биоимпеданс, который долгое время использовался для определения состава тела, также можно применять для измерения других жизненно важных показателей. На его основе разработана электронная татуировка, позволяющая следить за состоянием здоровья человека, а в качестве электрических проводников в ней используются графеновые полоски, которые накладывают на кожу.

Импеданс – это электрическое сопротивление между двумя полюсами, по которым течет переменный ток. Этот принцип уже используется в современных весах, которые определяют не только массу, но и процентное содержание мышц и жира в теле с помощью электронных импульсов, проходящих через организм человека.

Объем крови в организме также влияет на импеданс. Электролиты в крови проводят электричество лучше, чем окружающие кости, мышцы и соединительная ткань. В артериях объем крови коррелирует с артериальным давлением. 

Электронное тату, которое точно и непрерывно измеряет артериальное давление. Изображение: University of Texas at Austin

Объем крови увеличивается во время систолы – сокращения левого и правого желудочков и выброса крови в аорту из левого желудочка и в легочный ствол из правого, потому что сосуды расширяются. Тогда как во время диастолы (расслабленное состояние сердечной мышцы между сокращениями) объем крови и кровоток уменьшаются. 

Ученые Техасского университета в Остине использовали эти знания для точного измерения артериального давления на предплечье. В ходе исследования они приклеили к коже шести участников эксперимента несколько полосок графена, чтобы они располагались перпендикулярно локтевой и лучевой артериям. Эти полоски представляли собой тонкие листы бензольных колец, соединенных вместе по аналогии с сотами. Они плотно прилегали к коже и проводили электричество. 

Половина графена использовалась как передатчик переменного электрического тока, другая половина — как приемник, а оценка проводилась с помощью внешнего устройства.

При обследовании была выявлена ​​кривая биоимпеданса, которая является зеркальным отражением волны артериального пульсового давления. С помощью искусственного интеллекта исследователи смогли рассчитать кровяное давление в двух артериях во все моменты волны пульсового давления по кривой биоимпеданса.

Результаты оказались чрезвычайно точными. Отклонения от условно измеренного АД были минимальными. У здоровых людей они составляли всего 0,2 мм рт.ст. для диастолических и систолических значений. При этом для измерения давления не требовались громоздкие приспособления – электронная татуировка легкая, тонкая и может использоваться безостановочно.

{video id="257"}
Принцип работы электронной татуировки, которая обеспечивает непрерывные измерения АД с уровнем точности, превышающим почти все доступные на сегодня варианты. Видео: Roozbeh Jafari

По словам ученых, устройство отвечает самым высоким требованиям к измерению артериального давления (уровень А), и в отличие от сфигмоманометров, которые врачи обычно используют на практике, обеспечивает не только замер двух показателей, но и непрерывную запись прогрессии артериального давления, что потенциально может спасать человеческие жизни. Также важно, что с помощью изобретения артериальное давление можно измерить неинвазивно там, где сфигмоманометрия невозможна, например, в сонных артериях.