体内センサーと制御ネットワークで通信するスマートな溶解型ペースメーカー(Smart, dissolving pacemaker communicates with body-area sensor and control network)

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ワイヤレス機器も触覚フィードバックで患者との対話が可能 Wireless devices also use haptic feedback to talk to patient

2022-05-26 ノースウェスタン大学

体内センサーと制御ネットワークで通信するスマートな溶解型ペースメーカー(Smart, dissolving pacemaker communicates with body-area sensor and control network)A tablet shows an electrocardiogram, recorded by a network of soft, wireless, wearable sensors.

ノースウェスタン大学の研究者たちは、昨年の夏に史上初の一過性ペースメーカーを発表しました。このペースメーカーは、完全に埋め込み可能な無線デバイスで、不要になった後は体内で無害に分解されます。今回、研究チームは、上半身に装着する柔らかく柔軟なワイヤレス・センサーと制御ユニットの協調ネットワークに統合された新しいスマート・バージョンを発表しました。
センサーは互いに通信し、体温、酸素濃度、呼吸、筋肉の緊張、身体活動、心臓の電気的活動など、身体のさまざまな生理機能を継続的にモニターします。
そして、この複合的な活動をアルゴリズムで解析し、異常な心臓のリズムを自律的に検出し、いつ、どの速度で心臓を動かすかを決定します。これらの情報はすべてスマートフォンやタブレット端末に転送され、医師は患者を遠隔でモニターすることができます。

<関連情報>

自律的電気治療のためのワイヤレス身体統合デバイスの過渡的閉ループネットワーク A transient, closed-loop network of wireless, body-integrated devices for autonomous electrotherapy

YEON SIK CHOI,HYOYOUNG JEONG,ROSE T. YIN,RAUDEL AVIL,AANNA PFENNIGER ,JAEYOUNG YOO ,JONG YOON LEE,ANDREAS TZAVELIS,YOUNG JOONG LEE ,SHEENA W. CHEN ,HELEN S. KNIGHT ,SEUNGYEOB KIM,HAK-YOUNG AHN,GRACE WICKERSON,ABRAHAM VÁZQUEZ-GUARDADO ,ELIZABETH HIGBEE-DEMPSEY,BENDER A. RUSSO,MICHAEL A. NAPOLITANO ,TIMOTHY J. HOLLERAN,LEEN ABDUL RAZZAK,ALANA N. MINIOVICH,GEUMBEE LEEBETH GEIST ,BRANDON KIM ,SHULING HAN,JACLYN A. BRENNAN,KEDAR ARAS,SUNG SOO KWAK,JOOHEE KIM,EMILY ALEXANDRIA WATERS ,XIANGXING YANG ,AMY BURREL,LKEUM SAN CHUN,CLAIRE LIU, CHANGSHENG WU,ALINA Y. RWEI,ALISHA N. SPANN,ANTHONY BANKS,DAVID JOHNSON,ZHENG JENNY ZHANG ,CHAD R. HANEY ,SUNG HUN JIN,ALAN VARTERES SAHAKIAN,YONGGANG HUANG ,GREGORY D. TRACHIOTIS ,BRADLEY P. KNIGHT,RISHI K. ARORA, IGOR R. EFIMOV AND JOHN A. ROGERS
Science  Published:26 May 2022
DOI: 10.1126/science.abm1703

Abstract

Temporary postoperative cardiac pacing requires devices with percutaneous leads and external wired power and control systems. This hardware introduces risks for infection, limitations on patient mobility, and requirements for surgical extraction procedures. Bioresorbable pacemakers mitigate some of these disadvantages, but they demand pairing with external, wired systems and secondary mechanisms for control. We present a transient closed-loop system that combines a time-synchronized, wireless network of skin-integrated devices with an advanced bioresorbable pacemaker to control cardiac rhythms, track cardiopulmonary status, provide multihaptic feedback, and enable transient operation with minimal patient burden. The result provides a range of autonomous, rate-adaptive cardiac pacing capabilities, as demonstrated in rat, canine, and human heart studies. This work establishes an engineering framework for closed-loop temporary electrotherapy using wirelessly linked, body-integrated bioelectronic devices.

医療・健康
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