Дыхание — главный показатель здоровья, но большинство методов его контроля громоздкие и неудобные. Ученые создали легкий эластичный браслет, который считывает ритм дыхания прямо по пульсу. В основе — датчик давления, работающий как подушечка пальца, и нейросеть. Точность — выше 99.5%. В отличие от нагрудных ремней или носовых датчиков, эта система незаметна и работает в реальном времени. Теперь хронические болезни легких или восстановление после болезни можно отслеживать без дискомфорта.

Результаты опубликованы в издании Microsystems & Nanoengineering.

Миллионы людей с астмой, ХОБЛ и другими дыхательными проблемами вынуждены постоянно мониторить состояние. Но существующие технологии раздражают: грудные датчики давят, носовые трубки мешают. Попытки использовать пульс вместо дыхания были, но страдала точность. Обычные алгоритмы не справлялись со сложными дыхательными паттернами. Нужен был прибор, который и удобно носить, и получать точные данные часами.

Команда из Северного Китайского университета и Университета Сямынь представила решение — браслет с гибким датчиком толщиной 0.3 мм. Он улавливает три типа изменений в пульсе из-за дыхания:

• амплитуду (RIAV),
• наполнение сосудов (RIFV),
• смещение базовой линии (RIIV).

Данные передаются в приложение через Bluetooth, а нейросеть (ResNet-BiLSTM) определяет ритм: медленный, нормальный, быстрый или искусственный.

ResNet-BiLSTM — гибридная нейросеть, которая анализирует пространственные (как данные выглядят) и временные (как меняются) закономерности. ResNet находит особенности сигнала, а BiLSTM запоминает последовательности, например, как пульс реагирует на вдох-выдох.

Вес — всего 9 грамм, можно носить сутками. Тесты на 13 добровольцах и имитаторе дыхания подтвердили: система работает в любых условиях.

Мы совместили точность клиники с удобством часов, — говорит доктор Либо Гао. — Теперь не нужно крепить датчики на грудь или лицо. Это изменит подход к удаленному мониторингу, особенно для тяжелых пациентов.

Прибор полезен не только в медицине. Спортсмены, рабочие на высоте, даже космонавты смогут отслеживать дыхание без отрыва от дел.

Главный плюс — долгосрочный мониторинг без дискомфорта. Для пациентов с ХОБЛ это снизит риск внезапных приступов, а врачи получат детальную историю дыхания. В спорте — контроль перегрузок, в промышленности — защита рабочих в загазованных помещениях. Упрощение телемедицины: данные сразу в приложении, не нужен визит в клинику для настройки аппаратуры.

Исследование не учитывает индивидуальные аномалии пульса. У людей с аритмией или жесткими сосудами (например, пожилых) точность может снижаться. Нет данных о работе при высокой физической активности — например, во время бега или панической атаки, когда дыхание и пульс резко меняются.

Ранее мы опубликовали 10 инновационных трендов в области медоборудования.