Licht verwendet, um nicht-invasiv Monitor Glucose , Dehydrierung Impuls in neuen biometrischen Uhren

Überwachung der Vitalfunktionen des Patienten und andere physiologische Parameter ist ein fester Bestandteil der medizinischen Versorgung , aber zunehmend werden Gesundheit und Fitness Gesinnten nach Möglichkeiten, um ihre eigenen Registerkarten einfach zu halten auf diesen Messungen suchen. Geben Sie den biometrischen Uhr .

In ein paar Papiere in der optischen Society (OSA) veröffentlicht Open-Zugang Zeitschrift Biomedical Optics Express , Forschergruppen aus den Niederlanden und Israel beschreiben zwei neue tragbare Geräte, die sich verändernden Muster verwenden von Streulicht auf die Biometrie zu überwachen: Eine Tracks Glukosekonzentration und Entwässerung Ebenen , und die anderen Monitore Puls .

Der Glukosesensor ist das erste tragbare Gerät, das Glucose-Konzentration direkt, sondern nicht-invasiv messen kann , sagen die Autoren.

Und während andere tragbare Geräte wurden unternommen, Pulsmesser , die Autoren behaupten, dass ihre neue Design wäre weniger fehleranfällig sein , wenn der Träger in Bewegung ist, beispielsweise beim Gehen oder beim Sport


Um ihren Puls Überwachungstechnik zu testen, errichtet Forscher ein Gerät, das pulsierende Blut unter der Haut imitiert durch die Adern eines Menschen. Milch wurde durch die Vorrichtung gepumpt, um den Blutfluss zu imitieren , und eine Art von Kunststoff namens Delrin wurde verwendet, um Lichtstreuungseigenschaftender Haut nachzuahmen. Pitured ist das Blutgefäß imitieren ( " Durchflusszelle ").
Bildnachweis: Mahsa Nemati .

Beide der in den beiden Artikeln beschrieben Uhren nutzen den sogenannten " speckle " -Effekt , der körnige Interferenzmuster, die auf die Bilder erzeugt werden, wenn Laserlicht reflektiert von einer unebenen Oberfläche oder streut aus einem lichtundurchlässigen Material . Wenn das Material, das Streu wird das Licht in Bewegung ist - sagen wir, im Falle von Blut durch den Kreislauf fließt - " das Speckle-Muster mit den Veränderungen in der Strömung ändert ", erklärt Ingenieur für Biomedizin Mahsa Nemati , ein Doktorand in der Forschungsgruppe Optik an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden und der Hauptautor der Biomedical Optics Express Papier zur Überwachung Puls. Diese Lichtvariationen sind eine wertvolle Informationsquelle , sagt sie.

Der " Heilige Gral " der Diagnose

In der ersten Arbeit , bioengineer Zeev Zalevsky der Bar-Ilan Universität in Israel und seine Kollegen beschreiben eine neue tragbare biometrische System, das Speckle- Effekt nutzt, um die Glucosekonzentration im Blut direkt zu überwachen , als auch relative Wasserhaushalt des Trägers.


Diese schematische Darstellung zeigt, wie das neue System kann verwendet werden, um eine Person, die Blutzuckerspiegel nicht-invasiv zu messen.
Bildnachweis: Biomedical Optics Express

" Glukose ist der heilige Gral der die Welt der biomedizinischen Diagnostik und Dehydration ist eine sehr nützliche Parameter im Bereich der Wellness , die eines unserer kommerziellen Hauptziele ist ", sagte Zalevsky .

Die Uhr artige Vorrichtung besteht aus einem Laser , um eine Lichtwellenfront , die ein Stück Haut am Handgelenk in der Nähe einer Arterie, beleuchtet , und eine Kamera, die Änderungen über die Zeit misst, in dem Licht, das von der Haut zurückgestreute erzeugen . Im Gegensatz zu anderen im Blut Chemikalien weist Glukose eine so genannte Faraday-Effekt . Dies bedeutet, dass in der Gegenwart eines externen Magnetfeldes ( durch einen Magneten an der Vorrichtung angebracht erzeugt ) die Glucosemolekül verändert die Polarisation des Wellenfront und beeinflusst damit die resultierende Speckle-Muster . Die Analyse dieser wechselnden Mustern bietet eine direkte Messung der Glucosekonzentration . Da einer der Hauptmerkmale des mild bis moderat Dehydratisierung Muskelschwäche, die die Stärke der Signale verändern wird , kann die gleiche Vorrichtung auch verwendet werden, um die relative Höhe der Austrocknung dem Benutzer anzuzeigen , wie sie im Laufe der Zeit verändert werden.

Zalevsky und seine Kollegen arbeiten nun daran, die Fehlerquote in Lesungen des Geräts zu reduzieren. "Etwa 96 Prozent der in vivo -Messungen wurden in einem Bereich von 15 Prozent Abweichung von dem Auslesen eines medizinischen Referenz glucometer Gerät" Zalevsky vermerkt. " Der wichtigste Faktor für Fehler ist jetzt die Stabilität unserer Gerät am Handgelenk des Benutzers . Wir investieren derzeit Anstrengungen bei der Ableitung richtige Kalibrierung und Bewegungslöschungsverfahren, die es uns ermöglichen, diese Empfindlichkeit reduzieren. "

Zalevsky sagt, dass dies der erste Schritt zur nichtinvasiven kontinuierlichen in vivo-Messung von Glukose , die beim Erfassen einer Wirkung , die direkt bezogen ist auf die Glucosekonzentration basiert. Das Team erwartet, dass eine kommerzielle Version des Geräts , um den Markt in zwei bis drei Jahren zu erreichen.

Pulse Tracker

In der zweiten Biomedical Optics Express Papier, Nemati und ihre Kollegen von Delft und Phillips Research entwickelte eine Methode, die verwendet werden könnten , um Puls nicht-invasiv mit einem Sensor, der nicht durch die Bewegung des Trägers ausgelöst wird, zu überwachen.

Mit simulierten Milch und Messungen am Finger eines Freiwilligen durchgeführt erzeugten Herzschläge , stellten sie fest , dass die Speckle- Änderungen können Sie Strömungspulsationen genau messen werden - das heißt, die Herzfrequenz - auch dann, wenn die Lichtquelle zum Erstellen der Speckle-Muster ist mitbewegt, wie dies der Fall mit einem tragbaren biometrischen Sensor sein. Die Forscher fanden heraus , dass nur ein paar Pixel aus dem Bild waren ausreichend, um die Pulsrate zu extrahieren.

" Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal , dass ein Speckle-Muster aus einer strömenden Flüssigkeit erzeugt werden, können Sie uns die Pulsation Eigenschaften der Strömung trotz bewegungsinduzierten Artefakten geben", sagte Nemati . " Anspruchsvolle Optik ist nicht notwendig, dies zu realisieren , so dass die Kosten für die Geräte gering gehalten werden kann . Ein weiterer Vorteil ist , dass die Geräte können berührungslose oder weit von der Probe zu sein", fügte sie hinzu.

Das Team arbeitet derzeit mit den Unternehmen, ihre BewegungsfreundlichePulsüberwachungstechnikin bestehende Sensoren zu integrieren , für den möglichen Einsatz klinisch als auch im Sport, sagte Nemati .