Un monitor inalámbrico y portátil construido con dispositivos electrónicos elásticos podría permitir un control de salud cómodo y a largo plazo de adultos, bebés y niños pequeños sin preocuparse por lesiones cutáneas o reacciones alérgicas causadas por sensores adhesivos convencionales con geles conductores.
El monitor suave y adaptable puede transmitir datos de electrocardiograma ECG, frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria y actividad de movimiento de hasta 15 metros a un dispositivo de grabación portátil, como un teléfono inteligente o una tableta. Los componentes electrónicos están montados en un sustrato estirable yconectado a electrodos dorados con aspecto de piel a través de conectores impresos que pueden estirarse con la película médica en la que están incrustados.
"Este monitor de salud tiene una ventaja clave para los niños pequeños que siempre están en movimiento, ya que el dispositivo de conformación suave puede acomodar esa actividad con una integración suave en la piel", dijo Woon-Hong Yeo, profesor asistente en George W.Woodruff School of Mechanical Engineering y Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering en el Georgia Institute of Technology "Esto está diseñado para satisfacer las necesidades de monitoreo electrónico de salud de las personas cuya piel sensible puede ser dañada por los monitores convencionales".
Los detalles del monitor se informaron el 24 de julio en la revista Ciencia avanzada . La investigación fue apoyada por el Fondo de Innovación Imlay en Children's Healthcare de Atlanta, NextFlex Instituto de Fabricación de Electrónica Híbrida Flexible, y por una subvención inicial del Instituto de Electrónica y Nanotecnología en Georgia Tech. El monitor ha sido estudiadomodelos animales y humanos.
Debido a que el dispositivo se adapta a la piel, evita problemas de señal que pueden ser creados por el movimiento de los electrodos de gel de metal típicos a través de la piel. El dispositivo puede incluso obtener señales precisas de una persona que camina, corre o sube escaleras.
"Cuando coloca un electrodo convencional en el pecho, el movimiento de sentarse o caminar crea artefactos de movimiento que son difíciles de separar de las señales que desea medir", dijo. "Debido a que nuestro dispositivo es suave y conforme, se muevecon la piel y proporciona información que no se puede ver con los artefactos de movimiento de los sensores convencionales ".
La evaluación continua con un monitor de salud inalámbrico podría mejorar la evaluación de los niños y ayudar a los médicos a identificar tendencias antes, lo que podría facilitar la intervención antes de que una afección progrese, dijo el Dr. Kevin Maher, cardiólogo pediátrico de Children's Healthcare de Atlanta.
"La generación de datos continuos de los sistemas respiratorio y cardiovascular podría permitir la aplicación de diagnósticos avanzados para detectar cambios en el estado clínico, respuesta a terapias e implementación de intervención temprana", dijo Maher. "Un dispositivo para seguir literalmente cada respiraciónla toma de un niño podría permitir el reconocimiento temprano y la intervención antes de una presentación más severa de una enfermedad ".
Utilizado en el hogar, un monitor portátil puede detectar cambios que de otro modo no serían evidentes, dijo. En entornos clínicos, el dispositivo inalámbrico podría permitir que los niños se sientan menos "atados" al equipo ". Veo este dispositivo como un elemento importantecambio en la atención médica pediátrica y estoy emocionado de asociarme con Georgia Tech en el proyecto ", agregó Maher.
El monitor utiliza tres electrodos dorados incrustados en la película que también contiene el equipo de procesamiento electrónico. El monitor de salud completo tiene solo tres pulgadas de diámetro, y una versión más avanzada en desarrollo tendrá la mitad de ese tamaño. El monitor inalámbrico ahora está alimentadocon una pequeña batería recargable, pero las versiones futuras pueden reemplazar la batería con un sistema de carga de radiofrecuencia externo.
Yeo y sus colaboradores, incluido el primer autor y compañero posdoctoral Yun-Soung Kim, se están centrando en aplicaciones pediátricas debido a la necesidad de monitoreo ambulatorio en niños. Sin embargo, prevén que el monitor de salud también podría usarse para otros grupos de pacientes,incluidos los adultos mayores que también pueden tener piel sensible. Para los adultos, habría ventajas adicionales.
"El monitor se puede usar por varios días, tal vez por hasta dos semanas", dijo Yeo. "La membrana es resistente al agua, por lo que un adulto podría ducharse mientras la usa. Después del uso, los componentes electrónicos se pueden reciclar"
Se han desarrollado dos versiones del monitor. Una está basada en cinta médica y está diseñada para uso a corto plazo en un hospital u otro centro de atención, mientras que la otra usa una película médica de elastómero blando aprobada para su uso en el cuidado de heridas.puede permanecer en la piel por más tiempo.
"Los dispositivos están completamente secos y no requieren un gel para captar señales de la piel", explicó Yeo. "No hay nada entre la piel y el sensor ultradelgado, por lo que es cómodo de usar".
Debido a que el monitor se puede usar durante largos períodos de tiempo, puede proporcionar un registro a largo plazo de datos de ECG útiles para comprender posibles problemas cardíacos ". Utilizamos el aprendizaje profundo para monitorear las señales mientras las comparamos con los datos de un grupo más grandede pacientes ", dijo Yeo." Si se detecta una anomalía, se puede informar de forma inalámbrica a través de un teléfono inteligente u otro dispositivo conectado ".
La fabricación de los circuitos del monitor utiliza patrones de cobre de película delgada, en forma de malla, que pueden flexionarse con el sustrato blando. Los chips son la única parte no flexible, pero se montan en el sustrato blando aislado en lugar de un tradicionalplaca de circuito de plástico.
Como próximos pasos, Yeo planea reducir el tamaño del dispositivo y agregar funciones para medir otros parámetros relacionados con la salud, como la temperatura, el oxígeno en la sangre y la presión arterial. Un hito importante sería un ensayo clínico para evaluar el rendimiento en comparación con los monitores de salud convencionales.
Para Yeo, que se especializa en nano y microingeniería, la posibilidad de ver el dispositivo en ensayos clínicos, y en última instancia, en hospitales infantiles, es un poderoso incentivo.
"Será un sueño hecho realidad para mí ver que algo que hemos desarrollado sea útil para alguien que sufre", dijo. "Todos queremos ver los avances en ciencia e ingeniería traducidos en una mejor atención al paciente".
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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