Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

Rádiové signály přímo ze srdce

Srdce je dutý svalový orgán zajišťující pravidelnými stahy trvalý oběh krve v těle. Pravá polovina srdce udržuje v chodu plicní oběh a levá pumpuje krev obohacenou kyslíkem do těla. Jestliže tlak v levé srdeční komoře roste, je to varovné znamení, které může znamenat srdeční insuficienci neboli slabost srdečního svalu. Doposud se tlak v srdci měří během koronární angiografie. Při tomto náročném vyšetření lékař pacientovi napíchne tepnu v oblasti třísla a zavede do ní katetr. Vstříknutý kontrastní prostředek umožňuje lékaři sledovat na rentgenovém štítu cestu katetru k srdci a přitom sledovat srdeční činnost. Při vyšetření musí pacient ležet bez pohybu na lůžku. Tlak v srdeční komoře lze měřit jenom po dobu angiografického vyšetřování.
 
Lepší a objektivnější poznatky by mohlo poskytnout dlouhodobé měření tlaku v komoře při různých zátěžových situacích. V blízké budoucnosti by to mohl umožnit nový systém pro měření tlaku v srdci vyvinutý ve Fraunhoferově ústavu pro mikroelektronické obvody a systémy IMS (Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme) v Duisburgu. Jeho základem je miniaturní snímač tlaku implantovaný přímo do srdce pacienta, který vysílá měřené hodnoty tlaku vždy, když je ošetřující lékař potřebuje.
 
Miniaturní snímač tlaku tyčinkového tvaru o průměru 2 mm a délce 10 mm se s použitím katetru zavede do srdce a upevní na vnitřní stěnu srdeční komory. Katetr se vytáhne a snímač zůstane v srdci připravený předávat na vyžádání během několika měsíců údaje o tlakových poměrech v srdci. Snímač se chová podobně jako pasivní štítek RFID a pracuje pouze tehdy, když mu příslušný čtecí přístroj dodá zvnějšku indukčně, přes anténu, energii. Snímač pro svůj provoz tedy nepotřebuje žádný akumulátor ani baterii. Příkon 90 μW stačí k tomu, aby snímač měřil tlak a naměřené hodnoty bezdrátově vysílal kadencí 200 údajů za sekund do vzdálenosti až 40 cm od pacienta. Ošetřující lékař si je pak může snadno přečíst na displeji ručního čtecího přístroje (obr. 1). Protože srdce zdravého dospělého člověka tepe při extrémním zatížení tři- až čtyřikrát za sekundu, lze při vzorkovací frekvenci 200 Hz při vyšetření objevit i nejmenší chyby v činnosti srdce, které se zejména na počátku onemocnění vyskytují jen sporadicky.
 
K minimalizaci útlumu vysílaného signálu při jeho průchodu kostmi, tělesnými tkáněmi a tekutinami vysílá systém v pásmu
10 MHz. Odborníci z Duisburgu současně vyvinuli novou metodu rádiového přenosu dat, který funguje téměř beze ztrát. Zatímco modulace odražené vlny (backscatter signaling) běžně používaná u pasivních štítků RFID cíleně využívá část dodávané energie k zakódování vysílané informace, zde se celá disponibilní energie využívá k vysílání, čímž vzroste dosah vysílače.
 
Miniaturní snímač tlaku krve v srdci je spolu s anténou a rádiovým vysílačem umístěn na čipu zapouzdřeném v polymeru kompatibilním s biologickými materiály, který na rozdíl od kovu nebrání průchodu rádiových vln. Aby nový snímač byl ještě účinnější, chtějí odborníci z IMS v dalším vývojovém kroku konstrukci čipu dále optimalizovat. Nový systém pro bezdrátové měření tlaku krve v srdci představil Fraunhoferův ústav IMS odborné veřejnosti na veletrhu Electronica v Mnichově v listopadu 2010.
 
[Funksignale aus dem Herzen. Mediendienst FhG, Nr. 10-2010, Thema 1.]
Kab.
 
Obr. 1. Snímač tlaku vysílá hodnoty tlaku krve bezdrátově přímo ze srdce (foto: Fraunhofer IMS)