Forskere har udviklet en helt ny form for teknologi, der kan måle en lang række fysiologiske signaler som for eksempel puls og vejrtrækning på afstand. Teknologien kan endda måle folks puls, mens de bevæger sig rundt i et mørkt rum, og den kan måle, hvordan blodårerne har det.
Der er inden for medicinsk forskning og i den kliniske hverdag et stort ønske om at kunne måle en lang række fysiologiske signaler på afstand. Det kan for eksempel dreje sig om at kunne måle puls eller vejrtrækning på en patient, som bevæger sig rundt i et rum. Der er også et stort ønske om at kunne måle meget mere end bare pulsslaget, for eksempel hvordan blodårerne i det hele taget har det.
Nu har forskere udviklet en teknologi, som kan netop det. Teknologien består af en radar og en såkaldt metaoverflade, som gør forskerne i stand til meget præcist at måle fysiologiske signaler fra kroppen. Teknologien kan både benyttes på afstand, selv når der er forhindringer i vejen, eller inkorporeres i for eksempel et armbåndsur eller tøj for meget mere præcise målinger.
»Der er meget stor interesse for at lave kontinuerlige målinger af en patients puls eller vejrtrækning på måder, der ikke kræver, at patienterne er spændt fast til et apparat. Det har vi nu udviklet,« fortæller en af forskerne bag studiet, ph.d.-studerende Rifa Atul Izza Asyari fra Mærsk McKinney Møller Instituttet ved Syddansk Universitet.
Forskningen er offentliggjort i IEEE Sensors Letters.
Har taget patent på opfindelse
En metaoverflade er en flade, der for det meste er konstrueret som en printplade. Det vil sige, at den blandt andet har nogle elektroniske egenskaber og nogle ledende elementer. Elementerne i printpladen er placeret på en måde, så metaoverfladen kan ”gøre noget” ved elektriske bølger, der rammer fladen. Drejer det sig om radarbølger, hvilket det gør i den teknologi, som forskerne har udviklet, kan metaoverfladen for eksempel reflektere bølgerne eller fokusere dem.
I den nye teknologi fokuserer forskerne radarbølgerne mod huden på en person og kan så måle for eksempel puls, vejrtrækning eller bevægelse, når bølgerne bliver reflekteret tilbage af overfladen. Det nytænkende i teknologien er at bruge en metaoverflade til at fokusere et signal fra en radar med det formål at øge sensitiviteten af radaren, så den kan måle blandt andet puls på afstand uden at være i kontakt med huden.
»Der er forskellige kilder til signaler. Drejer det sig om pulsen, er signalet stærkere på brystet, end det er på skulderen. Derfor giver det mening at fokusere radarstrålen mod brystet, så man kan få meget præcise radarbaserede målinger af personens puls. Det er hovedtanken og også det, som vi har taget patent på,« forklarer en anden af forskerne bag studiet, professor Daniel Teichmann.
Idet en radar hverken skal kunne ”se” noget eller være i kontakt med noget og for den sags skyld kan gå gennem forhindringer, er teknologien særdeles velegnet til at måle puls på en person, der for eksempel bevæger sig rundt i et lokale eller har tøj på.
»Kombinationen af radar og metaoverflader er ikke ny, men det er nyt at bruge det på denne måde til biomedicinske applikationer,« siger Daniel Teichmann.
Kan måle blodårernes helbredstilstand
Forskerne har udviklet flere forskellige prototyper af deres nye apparat. Den ene er til at måle pulsen på afstand ved at fokusere en radarstråle mod en persons brystkasse. En anden er til at måle pulsen på håndleddet. Der findes selvfølgelig allerede apparater til at måle pulsen på håndleddet, men de apparater, som forskerne har lavet prototyper af, kan gøre det med meget højere præcision, så de over pulsslagene også kan måle blodårernes sundhedstilstand.
»Idet vi kan fokusere vores målinger af pulsen, kan vi øge præcisionen for højere diagnostisk værdi. Styrken på pulsslaget, men også pulsbølgens morfologi, kan indeholde mere diagnostisk information. Man kan blandt andet se, hvor elastisk blodårerne er, hvilket fortæller noget om personens hjerte-kar-helbred,« forklarer Rifa Atul Izza Asyari.
Kan indarbejdes i tøj
En genial egenskab ved forskernes metasurfaces er deres ekstreme tyndhed og fleksibilitet. Dette gør det muligt at inkorporere dem i tøj, så de kan måle puls og vurdere karsundhed. Derudover kan disse metasurfaces integreres i radar smartwatches, hvilket giver en ny praktisk metode til kontinuerlig overvågning af fysiologiske signaler.
Dette kunne være nyttigt til overvågning af personlig sundhed eller for personer, der er indlagt, og personer, der dyrker sport. Dog skal forskerne undersøge det nærmere, før deres opfindelse er klar til brug.
»Vi vil blandt andet gerne lave nogle målinger, hvor vi manipulerer en persons hæmodynamik og måler forandringerne. Det vil validere, at teknologien kan bruges til netop at skelne mellem det normale og det usunde,« siger Daniel Teichmann.
