«Пластырь-стетоскоп» поможет выслушивать сердце и управлять дронами
Американские и корейские ученые разработали «пластырь» для продолжительного мониторинга диагностически важных звуков, вибраций и электрофизиологических сигналов, образующихся при работе внутренних органов человека и речи. Отчет о работе опубликован в журнале Science Advances.
Непрерывная аускультация (выслушивание) внутренних органов важна для наблюдения за течением ряда заболеваний и контроля работы функциональных имплантатов, особенно в кардиологии, где она дополняет данные электрокардиографии. При этом существующие электронные стетоскопы достаточно громоздки и не защищены от помех при движениях пациента.
Сотрудники Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне с коллегами из других научных центов разработали механоакустикоэлектрофизиологическую платформу в виде гибкого растяжимого накожного пластыря. Она состоит из имеющихся на рынке миниатюрных датчиков звука, движения и электрических потенциалов, а также фильтров, усилителей, резисторов и конденсаторов, соединенных гибкими серпантиновыми медными проводниками. Эти элементы покрыты микрометровым изолирующим слоем полиимида и заключены в ультранизкомодульное силиконовое ядро, покрытое снаружи низкомодульным силиконовым эластомером. Электрическая схема прибора соединена с двумя накожными золотыми электродами и тонкой анизотропной проводящей пленкой для подключения к внешнему регистратору данных.
Подобная архитектура обеспечивает растяжимость (до 25 процентов) и гибкость, обеспечивающие плотное прилегание к коже любого участка тела без причинения дискомфорта человеку и ущерба функциональности прибора. Частоты, регистрируемые датчиками, лежат в диапазоне от 0,5 до 500 герц, что покрывает все физиологические звуки и движения, от голоса и дыхания до сердечных тонов и шумов. 15-герцевый фильтр отсекает артефакты, связанные с движениями человека. Эксперимент с культурами клеток показал, что прибор инертен для кожи.
В ходе испытаний устройство регистрировало тоны и шумы сердца с чувствительностью, не уступающей электронным стетоскопам. Также с его помощью ученые успешно определили образование тромбов в сердечной помпе (носимом аппарате, помогающем сердцу перекачивать кровь при тяжелой сердечной недостаточности).
Помимо медицинского применения, «пластырь» позволяет распознавать голосовые команды по предварительно снятой спектрограмме голоса пользователя (разработчики проделали соответствующий эксперимент с игрой Pac-Man). Благодаря этому он может найти применение в качестве нечувствительного к внешним звукам интерфейса управления различными устройствами, например, протезами или дронами.
«Способ, которым набор известных технологий использовали для создания чего-то действительно комфортного и полезного для пациента, — это то, что я могу назвать добавочной ценностью разработки», — прокомментировал работу не принимавший в ней участия специалист по бионическим технологиям из Лондонского имперского колледжа Реза Бахманьяр (Reza Bahmanyar).
К настоящему времени разработаны устройства в форме пластыря для контроля уровня сахара при диабете, измерения скорости кровотока, регистрации движений и ультрафиолетового облучения кожи.
Олег Лищук
Неисправность одного из винтов привела к поломке несущей конструкции пилона
Британский разработчик аэротакси Vertical Aerospace объявил о завершении предварительного расследования аварии прототипа VX4, которая произошла 9 августа на аэродроме Котсволд в Англии во время испытания, имитировавшего отказ одного из двигателей. Согласно опубликованной на сайте информации, причиной падения прототипа стала неисправность одного из воздушных винтов, спровоцировавшая поломку несущей конструкции пилона, на котором размещаются двигатели. Проект электрического аэротакси VX4 британской компании Vertical Aerospace был впервые представлен в 2020 году. Это конвертоплан с фюзеляжем длиной 11 метров, 15-метровым прямым крылом и V-образным хвостовым оперением. На крыле на четырех пилонах расположены восемь электромоторов с воздушными винтами. При этом четыре из них, расположенные перед передней кромкой крыла, имеют поворотный механизм и могут разворачиваться на 90 градусов при переходе от режима висения к горизонтальному полету. Другие четыре винта закреплены неподвижно на тех же пилонах, но позади крыла. Кабина VX4 рассчитана на перевозку четырех пассажиров и одного пилота. Первый полет летательного аппарата, проходивший в режиме висения на небольшой высоте со страховочными тросами, произошел в сентябре 2022 года. После серии аналогичных испытаний в июле 2023 года VX4 совершил первый свободный полет, в котором дистанционно-управляемый летательный аппарат разогнался до скорости 70 километров в час. Однако 9 августа на аэродроме Котсволд в Англии во время испытаний, в которых изучалось поведение аэротакси в случае отказа одного из двигателей, прототип совершил жесткую посадку и частично разрушился. . Компания начала расследование и 31 августа сообщила о первых результатах: причиной падения стала неисправность одного из передних воздушных винтов. Он отсоединился от крепления после запланированного отключения другого двигателя во время испытаний. Возникшие из-за этого несбалансированные нагрузки привели разрушению несущей конструкции моторного пилона. После чего воздушное судно перешло к устойчивому снижению, прежде чем получило повреждения при столкновении с землей. Компания сообщает, что уже переработала конструкцию проблемного пропеллера, и устранила существовавшую в его ранней модификации проблему. Новый пропеллер будет использоваться в следующей фазе испытаний. Также Vertical Aerospace отмечает, что ключевые показатели остальных электросистем, включая батареи, во время и после инцидента оставались в допустимых пределах, продемонстрировав свою надежность. Более подробная информация будет опубликована, когда Отдел расследования воздушных происшествий Великобритании завершит разбирательство. Теперь Vertical Aerospace будет ожидать завершения строительства второго и третьего прототипов, в конструкцию которых внесено множество улучшений. Ожидается, что они будут готовы уже в 2024 году. Поврежденный VX4 будет использоваться в дальнейшем только для наземных тестов. При этом авария не должна сказаться на запланированных сроках сертификации. Они остаются прежними — компания планирует пройти ее в 2026 году. Множество компаний, разрабатывающих прототипы аэротакси, уже находятся на завершающих стадиях испытаний. Например, недавно китайская компания EHang объявила об окончании всех сертификационных тестов своей модели полностью автоматического двухместного аэротакси EH216-S. В ближайшее время компания станет первой в мире получившей сертификат типа на воздушное судно такого класса.