Наука 22 марта 2023

Простое устройство предупреждает, когда мышцы начинают атрофироваться

Ученые показали прототип манжеты с передающей и принимающей катушками, видимыми сверху и снизу.

Читайте «Хайтек» в

Будь то пациенты с дегенеративными заболеваниями или космонавты в условиях невесомости, некоторым людям необходимо контролировать истощение мышц. Новое носимое устройство поможет в этом.

В настоящее время единственное действительно точное средство измерения размера и объема мышц в определенных частях тела это клинические обследования, включая такие технологии, как МРТ. Под руководством аспиранта по электротехнике и компьютерной инженерии Аллианны Райс группа ученых из Университета штата Огайо разработала меньшую, менее дорогую и удобную для пациентов альтернативу. Внешне носимое устройство мало чем отличается от обычной манжеты для измерения артериального давления.

Оно представляет собой две электрические катушки, сделанные из проводящих нитей, которые вшиты в ткань растягивающимся зигзагообразным узором. Одна из них служит передатчиком, а другая — приемником. Важно отметить, что размер петли, образованной каждой катушкой (когда устройство наматывается на конечность), зависит от объема подлежащей мышцы.

Прототип устройства. Фото: Университет штата Огайо

«Мы подаем изменяющийся во времени ток на передающую катушку, который создает магнитный поток на передающей катушке. Затем магнитный поток индуцируется на приемной катушке, и этот поток индуцирует напряжение на приемной катушке, которое мы можем измерить, — объясняет Райс. — Индуцированный магнитный поток зависит от площади поперечного сечения катушек. Таким образом, по мере увеличения окружности конечности общий магнитный поток и напряжение на приемной катушке также будут увеличиваться».

До сих пор устройство тестировалось на напечатанных на 3D-принтере формах для ног, наполненных говяжьим фаршем, чтобы имитировать икроножную мышцу человека среднего роста. Оказалось, что он точно обнаруживает небольшие изменения общего размера конечностей и способен измерять потерю мышечной массы до 51%. Как только инструмент доработают, его можно будет подключить по беспроводной сети к приложению, которое будет записывать и передавать показания пациентов поставщикам медицинских услуг.

Недавно исследователи опубликовали в журнале IEEE Transactions on Biomedical Engineering статью об исследовании, проведенном при поддержке НАСА, в соавторстве с профессором Асиминией Киурти.