Инженери от Калифорнийския университет в Сан Диего са разработили носимо ултразвуково устройство, което проследява мускулната активност без инвазивни процедури. То се залепва за кожата, захранва се с батерии и е снабдено с изкуствен интелект. За разлика от традиционната електромиография новият сензор осигурява висока разделителна способност и разграничава активността на отделните мускулни влакна. По време на тестовете устройството е било носено на гърдите, за да се измери дебелината на диафрагмата, което е полезно за оценка на състоянието на дихателната система. А чрез поставяне на устройството на предмишницата то може да се използва за управление на роботизирана ръка и за виртуални игри.

Носимата ултразвукова технология предлага нов подход за изследване на мускулната активност, който може да осигури алтернатива на традиционната електромиография. При ЕМГ се използват метални електроди за записване на мускулните електрически сигнали, но този метод има ограничения. Той осигурява ниска разделителна способност и често не успява да разграничи активността на отделните мускулни влакна поради припокриване на сигналите. Ултразвукът, от друга страна, има висока разделителна способност и прониква дълбоко в тъканта, като осигурява подробна визуализация на мускулната активност. Разработената от екипа ултразвукова система се характеризира с компактност, безжична работа и ниска консумация на енергия. Тя може да се използва за дългосрочно непрекъснато наблюдение на мускулната функция в ежедневието.

Устройството е затворено в гъвкав корпус от силиконов еластомер и се състои от три ключови компонента. Преобразувател предава и приема ултразвуковите вълни. Безжична схема управлява преобразувателя, записва данните и ги предава на компютър. Литиево-полимерна батерия захранва системата в продължение на поне три часа.

Ключово нововъведение е използването на един-единствен ултразвуков преобразувател за ефективно изследване на дълбоките тъкани. Трансдюсерът излъчва ултразвукови вълни с регулируем интензитет и записва радиочестотните сигнали, които съдържат много ценна информация. Това дава възможност на устройството да осигури висока пространствена разделителна способност, необходима за открояване на отделните мускулни движения. За да извлекат допълнителна информация, изследователите са разработили алгоритъм с изкуствен интелект, който съпоставя получените сигнали със съответното разпределение на мускулите.

Когато се носи на гърдите, устройството измерва дебелината на диафрагмата с точност до милиметър. Този параметър е важен за оценка на дихателната функция и прогнозиране на резултатите при вентилирани пациенти.

Анализирайки движението на мускулите, устройството открива различните модели на дишане, които могат да бъдат полезни за диагностициране на астма, пневмония и ХОББ. В пилотно проучване устройството успешно разграничава дишането на пациенти с ХОББ и на здрави хора.
Ако сензорът се прикрепи към предмишницата, той следи движенията на мускулите на ръката и китката. Благодарение на изкуствения интелект устройството разпознава различните жестове на ръката единствено въз основа на ултразвуковите сигнали. Системата обхваща 13 степени на свобода, включително 10 стави на пръстите и три ъгъла на китката. В резултат на това тя може да улавя дори малките движения на китката и пръстите с висока чувствителност.

Участниците в тестовете, носещи устройството на предмишницата си, управляват роботизирана ръка, която дозира вода в чаши. При друга демонстрация устройството помага във виртуална игра – движенията на китката са използвани за управление полета на птица. Това подчертава потенциала на технологията за протезиране, игри и други приложения на интерфейса човек-машина. В бъдеще изследователите планират да подобрят точността, преносимостта, енергийната ефективност и изчислителните възможности на технологията.