Гибкая сенсорная матрица для регистрации капиллярного кровотока в задачах носимой электроники

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-79-00237

НазваниеГибкая сенсорная матрица для регистрации капиллярного кровотока в задачах носимой электроники

Руководитель Жеребцова Ангелина Ивановна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" , Орловская обл

Конкурс №29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-609 - Автоматизированные комплексы для биологии и медицины

Ключевые слова гибкие сенсоры, носимая электроника, микроциркуляция, кожный кровоток, лазерная доплеровская флоуметрия, сердечно-сосудистые заболевания

Код ГРНТИ76.13.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В рамках проекта предлагается создание и исследование первого в мире гибкого лазерного доплеровского матричного сенсора капиллярного кровотока для носимого применения. Проект имеет своей конечной целью разработку научно-технических основ носимой сенсорной матрицы для регистрации параметров перфузии крови и сердечного ритма в коже и живых тканях, основанной на анализе лазерного доплеровского спектра. Технически это будет достигнуто путем создания и исследования сенсорной матрицы, состоящей из современных миниатюрных одномодовых полупроводниковых лазеров VCSEL на 850 нм и фотодетекторов видимого и ближнего инфракрасного излучения. Поверхностное прилегание датчика на большей, чем в случае с волоконно-оптическим пробником, площади позволит минимизировать давление на поверхность кожи и снизить влияние на поверхностный кровоток. Безволоконное решение и прямое освещение ткани лазерным диодом позволят избежать потерь, неизбежных в технических решениях, использующих сопряжение с оптическим волокном, а также минимизировать артефакты движения, которые присущи всем ЛДФ-мониторам такого типа. Матрица регистрирующих пар «излучатель-детектор» на поверхности датчика позволит учесть высокую пространственную гетерогенность микроциркуляции кожи и повысить повторяемость измерений. Предлагаемое решение позволит решить внутренние проблемы систем визуализации и ЛДФ мониторов, посредством разработки новых гибких ЛДФ-датчиков для регистрации параметров перфузии крови и сердечного ритма в коже и живых тканях.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Локтионова Ю.И., Жарких Е.В., Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Брянская С.А., Жеребцова А.И., Сидоров В.В., Соколовский С.Г., Дунаев А.В., Рафаилов Э.У. Pilot studies of age-related changes in blood perfusion in two different types of skin Proceedings of SPIE, Saratov Fall Meeting 2018: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XX (год публикации - 2019)

2. Ставцев Д.Д., Волков М.В., Маргарянц Н.Б., Потёмкин А.В., Дрёмин В.В., Козлов И.О., Маковик И.Н., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В. Investigation of blood microcirculation parameters in patients with rheumatic diseases by videocapillaroscopy and laser Doppler flowmetry during cold pressor test Proceedings of SPIE, Saratov Fall Meeting 2018: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XX (год публикации - 2019)

3. Локтионова Ю.И., Козлов И.О., Жарких Е.В., Жеребцов Е.А., Жеребцовa А.И. Исследование асимметрии микроциркуляции крови контралатеральных конечностей Биотехнические, медицинские, экологические системы и робототехнические комплексы – Биомедсистемы-2018: сборник трудов XXXI Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов, 2018. – С. 294-296 (год публикации - 2018)

4. Жеребцова А.И., Дрёмин В.В., Маковик И.Н., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В., Гольцов А., Соколовский, С.Г., Рафаилов Э.У. Multimodal optical diagnostics of the microhaemodynamics in upper and lower limbs Frontiers in Physiology, Volume 10, Article 416 (год публикации - 2019)
10.3389/fphys.2019.00416

5. Жеребцов Е.А., Жарких Е.В., Козлов И., Жеребцова А.И., Локтионова Ю.И., Чичков Н.Б. Рафаилов И.Э., Сидоров В.В., Соколовский, С.Г., Дунаев А.В., Рафаилов Э.У. Novel wearable VCSEL-based sensors for multipoint measurements of blood perfusion Proceedings of SPIE, Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics, Proc. SPIE 10877, Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics XVI, 1087708 (год публикации - 2019)
10.1117/12.2509578

6. Жарких Е., Жеребцов Е., Козлов И., Жеребцова А., Дрёмин В., Дунаев А., Меглинский И. A new signal processing in laser Doppler flowmetry Proceedings of SPIE, Biomedical Imaging and Sensing Conference, Proc. SPIE 11140, Biomedical Imaging and Sensing Conference, 1114001, pp. 131-133 (год публикации - 2019)
10.1117/12.2535451

7. Жеребцова А.И., Жеребцов Е.А., Жарких Е.В., Козлов И.О., Локтионова Ю.И., Сидоров В.В., Дунаев А.В. Применение носимой распределенной системы лазерных допплеровских анализаторов в исследованиях регионарных изменений микрокровотока в норме и при патологиях Андреевские чтения. Трансляционная медицина. Опыт научных исследований в клиническую практику: сборник статей Всероссийской юбилейной научно-практической конференции с международным участием, С. 506-509 (год публикации - 2019)

8. Локтионова Ю.И., Жеребцова А.И. Исследования возрастных изменений в синхронизации колебаний перфузии крови с использованием носимых лазерных анализаторов капиллярного кровотока VIII Конгресс молодых ученых: сборник трудов, Электронный ресурс (год публикации - 2019)

9. Жеребцов Е.А., Жарких Е.В., Козлов И.О., Локтионова Ю.И., Жеребцова А.И., Рафаилов И.Э., Соколовский С.Г., Сидоров В.В., Дунаев А.В., Рафаилов Э.У. Wearable sensor system for multipoint measurements of blood perfusion: pilot studies in patients with diabetes mellitus Proceedings of SPIE, Medical Laser Applications and Laser-Tissue Interactions IX, Proc. SPIE 11079, Medical Laser Applications and Laser-Tissue Interactions IX, 110791O (год публикации - 2019)
10.1117/12.2526966

10. Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Мезенцев М.А., Шуплецов В.В., Потапова Е.В., Жеребцова А.И., Дремин В.В., Дунаев А.В., Меглинский И.В. Analysis of changes in blood flow oscillations under different probe pressure using laser Doppler spectrum decomposition Proceedings of SPIE, Medical Laser Applications and Laser-Tissue Interactions IX, Proc. SPIE 11079, Medical Laser Applications and Laser-Tissue Interactions IX, 110791Q (год публикации - 2019)
10.1117/12.2527040

11. Локтионова Ю.И., Жеребцов Е.А., Жарких Е.В., Козлов И.О., Жеребцова А.И., Сидоров В.В., Соколовский С.Г., Рафаилов И.Э., Дунаев А.В., Рафаилов Э.У. Studies of age-related changes in blood perfusion coherence using wearable blood perfusion sensor system Proceedings of SPIE, Novel Biophotonics Techniques and Applications V, Proc. SPIE 11075, Novel Biophotonics Techniques and Applications V, 1107507 (год публикации - 2019)
10.1117/12.2526967

12. Жеребцова А.И., Жарких Е.В., Локтионова Ю.И., Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Сидоров В.В., Соколовский С.Г., Дунаев А.В., Рафаилов Э.У. Study of changes in blood microcirculation in normal and pathological conditions using wearable photonics devices VII International Symposium TOPICAL PROBLEMS OF BIOPHOTONICS 2019: Proceedings, P. 273-274 (год публикации - 2019)

13. Жарких Е., Локтионова Ю., Козлов И., Жеребцов Е., Жеребцова А., Дунаев А., Сидоров В., Соколовский С., Рафаилов Э. Wearable laser Doppler flowmetry implementation for the analysis of microcirculation disorders VII International School and Conference on Photonics - PHOTONICA2019: Book of abstracts, P. 119 (год публикации - 2019)

14. Жарких Е., Локтионова Ю., Жеребцов Е., Козлов И., Жеребцова А., Соколовский С., Сидоров В., Дунаев А., Рафаилов Э. Evaluation of microhaemodynamics regulation types using wearable laser Doppler flowmetry devices V Summer School "Photonics meets Biology": Book of abstracts, P. 17 (год публикации - 2019)

15. Козлов И., Жеребцов Е., Жеребцова А., Локтионова Ю., Жарких Е., Дунаев А. Time-frequency analysis and laser Doppler spectrum decomposition to reveal new feature space for diagnosis of diabetes mellitus vascular complications Proceedings of SPIE, Tissue Optics and Photonics, Proc. SPIE 11363, Tissue Optics and Photonics, 113631I (год публикации - 2020)
10.1117/12.2557035

16. Жарких Е.В., Локтионова Ю.И., Козлов И.О., Жеребцова А.И., Сидоров В.В., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В., Рафаилов Э.У. Wearable laser Doppler ﬂowmetry for the analysis of microcirculatory changes during intravenous infusion in patients with diabetes mellitus Proceedings of SPIE, Tissue Optics and Photonics, Proc. SPIE 11363, Tissue Optics and Photonics, 113631K (год публикации - 2020)
10.1117/12.2552464

17. Локтионова Ю.И., Жарких Е.В., Жеребцов Е.А., Козлов И.О., Сидоров В.В., Жеребцова А.И., Соколовский С.Г., Дунаев А.В., Рафаилов Э.У. Wearable laser Doppler sensors for evaluating the nutritive and shunt blood flow Proceedings of SPIE, Saratov Fall Meeting 2019: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine, Proc. SPIE 11457, Saratov Fall Meeting 2019: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine, 114570M (год публикации - 2020)
10.1117/12.2564396

Публикации