यह पहनने योग्य 'हार्ट सॉक' मई किसी दिन बचा सकता है

उदाहरण के लिए, इन दिनों पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स के आसपास बहुत चर्चा है- Google, उदाहरण के लिए, आईवियर व्यवसाय में विस्तार कर रहा है, जबकि अन्य कंपनियां उच्च तकनीक वाली क्लिप के साथ बाजार में अपने हिस्से के लिए हाथ-पांव मार रही हैं और यह देखती हैं कि आप क्या खाते हैं और कैसे आगे बढ़ते हैं ।

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लेकिन उनमें से कोई भी दूर नहीं है जैसे कि जॉन रोजर्स, 2013 स्मिथसोनियन अमेरिकन इनजीनिटी अवार्ड विजेता भौतिक विज्ञान में, विकसित हो रहा है। आप देख रहे हैं कि उनका उपकरण न केवल एक दस्ताने की तरह फिट है, बल्कि शायद किसी दिन पहनने वाले की जान भी बचा सकता है।

सामग्री वैज्ञानिक, अर्बाना के यूनिवर्सिटी ऑफ इलिनोइस-शैम्पेन में छात्रों की उनकी टीम के साथ, सफलतापूर्वक परीक्षण कर चुके हैं कि दिल के लिए सबसे अच्छा क्या है। यह उपकरण, हृदय की पूरी सतह के क्षेत्र में फिट किया गया है, यह निगरानी करने के लिए सेंसर की एक श्रृंखला से बना है, जिसमें अचूक सटीकता, इस सबसे महत्वपूर्ण अंग के आंतरिक कामकाज शामिल हैं। यदि यह एक परेशान असामान्यता का पता लगाता है, तो यह चिकित्सा पेशेवरों को डेटा रिले कर सकता है; आपातकालीन स्थिति में, जैसे कि दिल का दौरा पड़ने के दौरान, यह एक इलेक्ट्रोड-प्रेरित पल्स को प्रशासित करके भी हस्तक्षेप कर सकता है।

आम तौर पर, दिल इस तरह से पंप करता है जो इतना कुशल होता है कि हम शायद ही इसे काम करते हुए नोटिस करते हैं। लेकिन दिल की लय की स्थिति वाले लोगों के लिए, आउट-ऑफ-सिंक दिल के संकुचन दुर्बल हो सकते हैं - जिससे अतालता-या, कुछ मामलों में, घातक रूप से, उल्टी, कमजोरी, उल्टी और सीने में दर्द हो सकता है। समय के साथ, लयबद्ध अनियमितताएं रक्त के थक्कों का कारण बन सकती हैं (जो कभी-कभी स्ट्रोक पैदा करती हैं) और, चरम मामलों में, कार्डियक अरेस्ट।

डॉक्टर आमतौर पर इन प्रकार के मुद्दों को ठीक करने के लिए दवा लिख ​​सकते हैं। लेकिन कुछ मामलों में, मरीजों को सर्जिकल हस्तक्षेप जैसे पेसमेकर या डिफिब्रिलेटर इम्प्लांट की ओर रुख करना चाहिए। और जब वे उपकरण पर्याप्त रूप से पर्याप्त काम करते हैं, तो किसी व्यक्ति के दिल की धड़कन को विनियमित करने के लिए वे जो तंत्र का उपयोग करते हैं, वह वास्तव में काफी कच्चा है। डिफिब्रिलेटर प्रत्यारोपण के साथ, इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी हृदय कक्ष के अंदर स्थित होती है। जब भी जीवन-धमकाने वाली अतालता का पता लगाया जाता है, तो डिफाइब्रिलेटर एक बिजली का झटका भेजता है जो हृदय को एक सामान्य लय में वापस लाता है। उस दृष्टिकोण के साथ समस्या, रोजर्स कहते हैं, यह है कि दिल के किसी अन्य क्षेत्र से गतिविधि, गलती से, एक दर्दनाक झटका ट्रिगर कर सकती है जब वास्तव में इसके लिए कोई आवश्यकता नहीं होती है।

रोजर्स डिवाइस दिल को बहुत अधिक परिष्कृत संवेदी प्रणाली में घेरता है जो बिल्कुल उसी तरह इंगित कर सकता है जहां एक लयबद्ध अनियमितता होती है। एक अर्थ में, यह एक माध्यमिक त्वचा पर तंत्रिका अंत की तरह कार्य करता है।

रोजर्स डिवाइस के बारे में कहते हैं, "जो हम चाहते थे कि वह सर्किट टेक्नोलॉजी की पूरी शक्ति का उपयोग कर सके, जो बनाने में ढाई साल है।" बहुत सारे इलेक्ट्रोड के साथ, डिवाइस अधिक लक्षित फैशन में गति और उत्तेजित कर सकता है। । गर्मी या दालों को विशिष्ट स्थानों पर पहुंचाना, और इसे मापने योग्य खुराक में करना जो पर्याप्त पर्याप्त हैं, महत्वपूर्ण है क्योंकि आवश्यकता से अधिक आवेदन करना न केवल दर्दनाक है, बल्कि हृदय को नुकसान पहुंचा सकता है। "

यह चरण-दर-चरण आरेख बताता है कि हृदय उपकरण कैसे बनाया गया था। (इलिनोइस विश्वविद्यालय और वाशिंगटन विश्वविद्यालय)

एक आपातकालीन कार्डियक इम्प्लांट के रूप में इसकी क्षमता के अलावा, दिल की धड़कन की लोच अन्य इलेक्ट्रॉनिक और गैर-इलेक्ट्रॉनिक सेंसर की एक सरणी के लिए अनुमति देती है जो कैल्शियम, पोटेशियम और सोडियम के स्तर की निगरानी कर सकती है - जिन्हें हृदय स्वास्थ्य के प्रमुख संकेतक माना जाता है। झिल्ली को यांत्रिक दबाव, तापमान और पीएच स्तर (अम्लता) में परिवर्तन को ट्रैक करने के लिए भी प्रोग्राम किया जा सकता है, ये सभी आसन्न दिल के दौरे को संकेत देने में मदद कर सकते हैं।

प्रोटोटाइप म्यान को गढ़ने के लिए, शोधकर्ताओं ने पहले स्कैन किया और 3 डी ने खरगोश के दिल के एक प्लास्टिक मॉडल को मुद्रित किया। फिर उन्होंने मोल्ड पर 68 छोटे इलेक्ट्रॉनिक सेंसर की एक वेब की व्यवस्था की, इसे एफडीए द्वारा अनुमोदित सिलिकॉन रबर सामग्री की एक परत के साथ कोटिंग किया। रबर सेट के बाद, रोजर्स की प्रयोगशाला सहायकों ने कस्टम-तैयार बहुलक को छील दिया।

झिल्ली का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने इसे एक असली खरगोश के दिल के चारों ओर लपेटा, एक यांत्रिक पंप तक झुका दिया। टीम ने डिवाइस को एक कोमल, दस्ताने की तरह फिट देने के लिए वास्तविक अंग की तुलना में थोड़ा छोटा होने के लिए इंजीनियर बनाया।

रोजर्स ने कहा, "यहां मुश्किल बात है, " यह है कि झिल्ली को इस तरह से आकार देने की जरूरत है कि यह सतह के साथ इलेक्ट्रोड को पर्याप्त संपर्क में रखने के लिए सिर्फ पर्याप्त दबाव बना सके। बहुत मुश्किल से दबाने पर दिल को प्रतिक्रिया देने का कारण होगा। एक नकारात्मक तरीका। "

"यह सिर्फ सही फिट करने की जरूरत है, " वह कहते हैं।

माइकल मैकअल्पाइन के रूप में, प्रिंसटन विश्वविद्यालय के एक मैकेनिकल इंजीनियर, जो शोध में शामिल नहीं थे, ने द साइंटिस्ट को बताया : " यहां नया और प्रभावशाली यह है कि उन्होंने एक झिल्ली में कई अलग-अलग कार्यात्मकताओं को एकीकृत किया है जो हृदय की पूरी सतह को कवर करती है।" । सेंसर का प्रसार हृदय की निगरानी के लिए उच्च स्तर का स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है और उत्तेजना आने पर अधिक नियंत्रण प्रदान करता है। "

तो इस सफलता को लैब से मरीज तक जाने में क्या लगेगा? रोजर्स कम से कम एक और दशक के विकास का अनुमान लगाते हैं इससे पहले कि वे चिकित्सा बाजार के लिए तैयार हो सकें। इस बीच, उन्होंने वाशिंगटन विश्वविद्यालय के बायोमेडिकल इंजीनियर इगोर इफिमोव के साथ एक व्यावहारिक, सुरक्षित और विश्वसनीय तकनीक में सबूत की अवधारणा को परिष्कृत करने के लिए सहयोग जारी रखने की योजना बनाई है।

एक बड़ी बाधा यह है कि पारंपरिक बैटरी के बिना झिल्ली को कैसे बिजली दी जाए। वर्तमान में, रोजर्स और उनकी टीम कुछ विकल्प तलाश रही है, जैसे कि अल्ट्रासाउंड चार्जिंग, एक ऐसी विधि जिसमें त्वचा के माध्यम से वायरलेस तरीके से बिजली प्रसारित की जाती है, साथ ही साथ पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का उपयोग किया जाता है जो आसपास के वातावरण से ऊर्जा पर कब्जा करते हैं। उत्तरार्द्ध के लिए, सफलता के लिए कुछ मिसाल है। दो साल पहले, मिशिगन विश्वविद्यालय के इंजीनियरों ने एक पेसमेकर को विकसित करने के लिए ऐसी सामग्रियों का इस्तेमाल किया, जो केवल उपयोगकर्ता के दिल की धड़कन द्वारा संचालित होती है।

"हम बहुत अधिक सेंसर को शामिल करने की कोशिश कर रहे हैं, साथ ही साथ विद्युत आवेगों और ऊष्मा को भी वितरित कर रहे हैं, यह पारंपरिक पेसमेकरों के लिए उत्पन्न राशि से अधिक ऊर्जा लेने वाला है, " रोजर्स कहते हैं। "भविष्य में, हम उम्मीद कर रहे हैं कि हम दक्षता में सुधार कर सकते हैं।"

एक अन्य महत्वपूर्ण तत्व एक बाहरी गैजेट पर डेटा भेजने का एक तरीका है, ताकि मरीज और विशेषज्ञ इसे एक्सेस कर सकें। अभी, सेंसर तापमान और PH में बदलाव जैसे अन्य पैटर्न के साथ चीजों को रिकॉर्ड करते हैं, लेकिन वैज्ञानिकों को अभी तक इसे वायरलेस तरीके से वितरित करने का एक तरीका नहीं है।

"ब्लूटूथ संचार कम-शक्ति वाला है, इसलिए हम इसे देख रहे हैं, " एफिमोव कहते हैं। “मूल ​​रूप से, डिवाइस को अधिक घटकों की आवश्यकता होगी और हमें अन्य क्षेत्रों जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स, टेलीमेट्री और सॉफ़्टवेयर में विशेषज्ञों की आवश्यकता होगी। इसलिए अंत में, हम उद्यम पूंजी जुटाने और एक कंपनी शुरू करने जा रहे हैं। ”

अभी, फोकस आस्तीन को एक व्यावहारिक उपकरण के रूप में बना रहा है; कोई यह नहीं बता रहा है कि उत्पादन करने के लिए कितना खर्च होगा, या, बाजार में आने पर उपभोक्ताओं को कितना खर्च करना होगा।

बड़ा सवाल, हालांकि, अंततः यह है कि क्या दिल की धड़कन सुरक्षित रूप से और प्रभावी रूप से विवो में, या वास्तविक जीवित परीक्षण विषयों में कार्य करेगी। पेसमेकर आमतौर पर 10 साल तक चल सकते हैं। इसलिए, व्यावहारिक होने के लिए, रोजर्स के आविष्कार को भी प्रदर्शित करना होगा कि यह कम से कम लंबे समय तक चालू रह सके। टीम एक पायलट के साथ अगला कदम उठाने की तैयारी कर रही है जो एक जीवित खरगोश के अंदर झिल्ली का परीक्षण करेगा, एक परीक्षण जिसे वे राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान से धन के साथ पूरा करने की उम्मीद करते हैं, अन्य अनुदानों के साथ वे सुरक्षित करने के लिए काम कर रहे हैं। अगर सबकुछ ठीक हो जाता है, तो क्या गैजेट सूंघना है या नहीं, इसका अगला परीक्षण मनुष्यों पर होगा।