Dunken, dunk av en babys hjärtslag är en milstolpe i alla graviditeter. Nu, forskare vid Stevens Institute of Technology har utvecklat en teknik som kan göra det möjligt för blivande föräldrar att höra sitt barns hjärtslag kontinuerligt hemma med en icke-invasiv och säker enhet som är potentiellt mer exakt än någon fosterpulsmätare som för närvarande finns på marknaden.

Enheten, som använder samma kommersiella sensorer som används i smartphones för att orientera enheten horisontellt eller vertikalt, kan spela in vibrationer som skickas genom en mammas mage när barnets hjärta slår eller när fostret slingrar sig och sparkar. Berömd av läkare, enheten skulle potentiellt kunna minska uppskattningsvis 2,6 miljoner dödfödslar per år över hela världen.

"Nästan en tredjedel av dödfödslarna inträffar i avsaknad av komplicerande faktorer, sade Negar Tavassolian, en docent som ledde arbetet på Stevens. "Vår enhet kan låta en gravid kvinna veta om hennes foster är äventyrat och hon behöver gå till doktorn."

Många dödfödslar föregås av variationer i fostrets rörelser och hjärtfrekvens, så prisvärt, Lättviktsmonitorer som upptäcker vibrationer som genereras av ett hjärtslag kan bäras kontinuerligt under de sista veckorna av graviditeten för att säkerställa att nödställda foster får omedelbar läkarvård. Arbetet redovisas i tidiga åtkomstnumret av IEEE Sensors Journal .

Tavassolian och första författare Chenxi Yang, en doktorand vid Stevens, slog sig ihop med Bruce Young och Clarel Antoine, två OB-GYNs vid New York University-Langone Medical Center för att testa sina sensorer. I experiment på 10 gravida kvinnor, de fann att enheten kunde detektera fostrets hjärtfrekvens med ungefär samma noggrannhet som fostrets kardiotokogram (f-CTG), som mäter barnets hjärtas elektriska aktivitet (EKG) tillsammans med moderns livmodersammandragningar som — och anses vara den nuvarande standarden för fosterövervakning.

En vibrationsmonitor erbjuder viktiga fördelar jämfört med befintliga verktyg baserade på EKG eller Doppler ultraljudsteknik, som kräver specialkunskaper för att kunna använda, och kan vara skrymmande och dyra. Ett ledande monitorsystem som för närvarande finns på marknaden väger mer än 11 ​​pund och har en batteritid på fyra timmar; däremot Stevens-teamets sensorer är knappt en femtedel av en tum långa, väger nästan ingenting, och kan drivas av ett 3-volts batteri i mer än 24 timmar.

Yangs tidigare arbete har visat att bröstvibrationer kan användas för att spåra en vuxens hjärtslag, men att mäta fostrets hjärtslag är en storleksordning svårare, med de svaga vibrationerna från fostrets lilla hjärta dämpade av modervärdens rörelser. För att lösa det problemet, Stevens-teamet kombinerade signaler från tre olika sensorer, och använde algoritmer för att isolera fostrets hjärtslag.

Den nya monitorn utgör inte heller någon risk för fostret – ett problem med ultraljudsmonitorer, som kan värma vävnad om den används kontinuerligt under långa perioder. Stevens-teamets monitor upptäcker helt enkelt befintliga vibrationer, som en läkare som lyssnar med ett stetoskop. "Våra monitorer är helt passiva, så det finns inget hälsoproblem, " sa Tavassolian.

Vibrationsmonitorer kan också erbjuda ett objektivt mått på fostrets rörelse, som för närvarande bedöms helt enkelt genom att be mammor att räkna gångerna deras bebis sparkar. Att kombinera hjärtfrekvens och rörelsedata kan ge viktiga insikter om fostrets hälsa, överträffar allt som är tillgängligt just nu, Yang förklarade. "Det är den stora planen - att smälta samman dessa olika modaliteter till en enda enhet, " han sa.

Den nuvarande enheten använder kommersiellt tillgängliga sensorer, men det långsiktiga målet är att patentera och marknadsföra en specialbyggd enhet. Kostar mycket mindre än motsvarande EKG- eller ultraljudssystem, en sådan enhet kan ta en betydande del av den globala marknaden för fostermonitorer, som förväntas nå 3,6 miljarder dollar 2022.