Es ist die neueste Entwicklung in der Gesundheitstechnologie des Forschers Woo Soo Kim von der Simon Fraser University, winzigen Robotern mit menschlicher Wahrnehmung zu ermöglichen, den Blutdruck eines Patienten zu messen – mit nur einer einfachen Berührung.
Basierend auf den Feinheiten des Origami – und inspiriert von den Bewegungen der Blutegel der Natur – zeigt seine Forschung, wie Roboter unter bestimmten Umständen grundlegende Aufgaben der Gesundheitsversorgung übernehmen können, auch in abgelegenen Gebieten oder wenn nur minimaler persönlicher Kontakt erforderlich ist, wie z. B. während Epidemien. Veröffentlichen Sie die Forschung in der Zeitschrift npj flexible Elektronik Von der Nature Publishing Group.
In Zusammenarbeit mit dem Doktoranden Tae-Ho Kim und einem Team des Additive Manufacturing Laboratory der SFU ersetzten Kim und die Forscher das traditionelle Blutdruckverfahren, indem sie die Blutegel-Faltmechanismen in ihrem druckbaren Origami-Sensordesign replizierten. Blutegel-inspirierte Origami-Sensoren (LIOs) können in die Fingerspitzen eines menschensensitiven Roboters integriert werden.
„Unsere trockene Origami-inspirierte Stange hat einzigartige Eigenschaften wie Saugkraft für Griffigkeit und eine von der Natur inspirierte Krümmung“, sagt Kim, Professor und stellvertretender Direktor der School of Mechatronic Systems Engineering der SFU. „Im Einklang mit der Natur haben wir gesehen, dass diese Kreaturen zusätzlich zu den komplexen Mechanismen der Klebefunktion des Blutegels einen dehnbaren Saug- und Hinterkörper haben, während sich ihre Organe entsprechend ausdehnen und zusammenziehen, um ihr Opfer besser festhalten zu können. Unter Einbeziehung dieser Sichtweise haben wir festgestellt, dass Origami ähnliche Bewegungen erzielen kann und auch individuell angepasst werden kann. »
Wie es funktioniert
Die in die Fingerspitzen des Roboters eingebetteten LIO-Sensoren können auf der Brust des Patienten platziert werden. Der Blutdruck wird überwacht und geschätzt, indem Daten aus Elektrokardiogramm- (EKG) und Photogrammetrie- (PPG) Messwerten kombiniert werden, die jeweils von Sensoren an den Fingern jeder Hand aufgezeichnet werden.
Unter Verwendung vordefinierter Algorithmen können Signale von gepaarten Sensoren den systolischen und diastolischen Blutdruck eines Patienten erzeugen, ohne ein herkömmliches digitales Blutdruckmessgerät zu verwenden.
Kims frühere Arbeit bestand darin, die Sensorroboter zu programmieren, um andere physiologische Signale des Menschen zu messen, wie z. B. die aus dem Elektrokardiogramm (das die Herzfrequenz überwacht), Temperatur und Atemfrequenz.
„Roboter bieten als zielgerichtete Technologie für die Telemedizin eine vielversprechende Möglichkeit, Risiken zu reduzieren und die Effizienz und Qualität der Patientenversorgung zu verbessern“, sagt Kim. Die Forscher planen weitere Experimente zu ihrem neuen Verfahren und entwickeln die nächste Sensorgeneration, von der sie sich eine wichtige biomedizinische Anwendung erhoffen.
“Blutdruckmessung ist ein unverzichtbares medizinisches Diagnoseinstrument für viele chronische Krankheiten und eine gute Gesundheit im Allgemeinen. Der Einsatz von Sensorrobotern in medizinischen Gesundheitssystemen hat erhebliche Vorteile, da sie dem Gesundheitspersonal helfen können, die Vitalfunktionen von Patienten zu überwachen und gleichzeitig eine freundliche Umgebung für diese zu schaffen Patienten, die möglicherweise isoliert werden müssen.
Kim glaubt, dass Roboter eine zukünftige Plattform oder Brücke zwischen Telemedizinpersonal und Patienten darstellen könnten, die „das Potenzial haben, in der neuen Ära der Telemedizin eine entscheidende Rolle zu spielen“.
Diese Forschung wird teilweise durch einen Discovery Grant und Accelerator Supplement unterstützt, die vom Natural Science Research Council of Canada (NSERC) finanziert werden.
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Material zur Verfügung gestellt von Simon Fraser Universität. Hinweis: Inhalt kann je nach Stil und Länge geändert werden.