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科学家开发了一种基于纳米传感器的硬件和软件复合体

导读 托木斯克理工大学的科学家开发了一种基于纳米传感器的硬件和软件复合体,可用于测量心脏微电势能量,而无需实时过滤和平均心动周期。该设备

托木斯克理工大学的科学家开发了一种基于纳米传感器的硬件和软件复合体,可用于测量心脏微电势能量,而无需实时过滤和平均心动周期。该设备可以记录心肌细胞功能的早期异常,否则只能在进行心脏直视手术或通过静脉将电极插入心腔中时才能记录。这种变化可能导致心脏性猝死(SCD)。如今,在俄罗斯和世界范围内的许多关键特性中,没有什么可以替代Tomsk设备的。使用此设备进行四年的心脏微电势能量测量的研究结果以及志愿者的参与被发表在Measurement学术期刊上(IF:3,364; Q1)。

心脏永久产生电信号。这些电信号会引起心肌收缩,并帮助心脏起到泵的作用。根据这些脉冲的形式和持续时间,可以评估心脏的状况。心电图(ECG)是在各处使用的检测电脉冲的主要方法。尽管如此,ECG现代设备已检测到心肌,心肌的功能中已经非常关键的变化。

“因此,当仍然可以使用药物而无需手术干预来恢复细胞功能时,人们就非常关注创建用于早期发现这些疾病的设备。要实现这一目标,需要记录心脏微电势,电脉冲由一个独立的细胞发出的信号,这是一个如何实现其非侵入性的问题,我们的研究团队已经为此工作了很长时间,因此,在我们的同事,医生的共同努力下,我们共同开发了一种硬件和软件复杂。

其操作的核心原理类似于ECG,但是我们更改了传感器:我们用纳米传感器代替了传统传感器,并设法测量了纳伏和微伏层的信号,而没有在宽带中进行滤波和取平均值。纳米传感器的使用导致必须应用原始电路解决方案,编写单独的软件。

最终,我们在灵敏度上有了很大的不同,”该项目的研究主管TPU医学工程实验室负责人Diana Avdeeva说。

该综合系统由一组传感器,一个用于记录来自传感器的传入信号的微型按键设备以及用于数据处理的软件组成。使用常规的导电胶将传感器固定在人的胸部上。监视过程大约需要20分钟。

传统的ECG机器的工作频率为0.05赫兹至150赫兹,而托木斯克科学家的设备工作的频率则为10,000赫兹。

氯化银电极通常用于记录高质量的ECG。我们的传感器也是氯化银电极,但是,我们使用了纳米银颗粒。每个传感器中最多有16个由多孔陶瓷制成的薄板,银纳米颗粒被放置在这些孔中。一个传感器中有数百万个粒子,其中每个粒子都是能够增强心脏电场的氯化银电极。银和金的纳米粒子能够增强电磁场:可见光增强10,000倍,红外辐射增强20倍。我们也拒绝使用滤波器来抑制网络干扰和噪声,这通常在常规ECG中使用,并且会严重扭曲微电势。” Diana Avdeeva说。

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