Arterial-pulse sensor wirelessly monitors blood flow / Il sensore a impulsi arteriosi monitora il flusso sanguigno in modalità wireless

Arterial-pulse sensor wirelessly monitors blood flowIl sensore a impulsi arteriosi monitora il flusso sanguigno in modalità wireless


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
blood flow
Artist’s impression of the biodegradable pressure sensor wrapped around a blood vessel with the antenna off to the side (layers separated to show details of the antenna’s structure). /  La rappresentazione dell'artista del sensore di pressione biodegradabile avvolto attorno ad un vaso sanguigno con l'antenna sul lato (strati separati per mostrare i dettagli della struttura dell'antenna).(Image credit: Levent Beker)
Stanford University researchers have developed an arterial-pulse sensor to wirelessly monitor blood flow, an advance that could allow doctors to remotely monitor the success of blood vessel surgery.
The biodegradable, battery-free and wireless sensor doesn’t need to be removed from a patient and can warn doctors of an arterial blockage. The compact sensor is detailed in a paper published in Nature Biomedical Engineering.
“Measurement of blood flow is critical in many medical specialities, so a wireless biodegradable sensor could impact multiple fields including vascular, transplant, reconstructive and cardiac surgery,” said Paige Fox, assistant professor of surgery and co-senior author of the paper. “This is a technology that will allow us to extend our care without requiring face-to-face visits or tests.”
According to Stanford, the sensor wraps around the healing vessel, where blood pulsing past pushes on its inner surface. As the shape of that surface changes, it alters the sensor’s capacity to store electric charge, which doctors can detect remotely from a device located near the skin but outside the body. That device solicits a reading by pinging the antenna of the sensor. In the future, this device could come in the form of a stick-on patch or be integrated into other technology, like a wearable device or smartphone.
The researchers first tested the sensor by pumping air through an artery-sized tube to mimic pulsing blood flow. Surgeon Yukitoshi Kaizawa, a former postdoctoral scholar at Stanford and co-author of the paper, also implanted the sensor around an artery in a rat. The sensor then successfully reported blood flow to the wireless reader. At this point, the team were interested in detecting complete blockages, but they did see indications that future versions of this sensor could identify finer fluctuations of blood flow.
The sensor is a wireless version of technology that chemical engineer Zhenan Bao has been developing to give prostheses a sense of touch.
“This one has a history,” said Bao, the K. K. Lee Professor in the School of Engineering and co-senior author of the paper. “We were always interested in how we can utilise these kinds of sensors in medical applications, but it took a while to find the right fit.”
The researchers modified their existing sensor’s materials to make it sensitive to pulsing blood but rigid enough to hold its shape. They also had to move the antenna to a location where it would be secure, not affected by the pulsation, and re-design the capacitor so it could be placed around an artery.
“It was a very exacting project and required many rounds of experiments and redesign,” said Levent Beker, co-lead author of the paper and a postdoctoral scholar in the Bao lab.
The researchers are now finding the best way to attach the sensors to the vessels and refine their sensitivity.
“Using sensors to allow a patient to discover problems early on is becoming a trend for precision health,” Bao said. “It will require people from engineering, from medical school and data people to really work together, and the problems they can address are very exciting.”
ITALIANO
I ricercatori della Stanford University hanno sviluppato un sensore a impulsi arteriosi per monitorare senza fili il flusso sanguigno, un anticipo che potrebbe consentire ai medici di monitorare a distanza il successo della chirurgia dei vasi sanguigni.
Il sensore biodegradabile, senza batteria e senza fili non deve essere rimosso da un paziente e può avvisare i medici di un blocco arterioso. Il sensore compatto è dettagliato in un documento pubblicato su Nature Biomedical Engineering.
"La misurazione del flusso sanguigno è fondamentale in molte specialità mediche, quindi un sensore wireless biodegradabile potrebbe avere un impatto su più campi, tra cui vascolare, trapianto, ricostruttivo e cardiochirurgia", ha affermato Paige Fox, assistente professore di chirurgia e co-autrice del giornale. "Questa è una tecnologia che ci permetterà di estendere la nostra assistenza senza richiedere visite o test faccia a faccia".
Secondo Stanford, il sensore avvolge la nave guaritrice, dove il sangue che pulsa oltre spinge sulla sua superficie interna. Quando la forma di quella superficie cambia, altera la capacità del sensore di immagazzinare la carica elettrica, che i medici possono rilevare a distanza da un dispositivo situato vicino alla pelle ma fuori dal corpo. Quel dispositivo sollecita una lettura eseguendo il ping dell'antenna del sensore. In futuro, questo dispositivo potrebbe venire sotto forma di una patch adesiva o essere integrato in un'altra tecnologia, come un dispositivo indossabile o uno smartphone.
I ricercatori hanno prima testato il sensore pompando aria attraverso un tubo di dimensioni di un'arteria per simulare il flusso sanguigno pulsante. Il chirurgo Yukitoshi Kaizawa, un ex studioso postdottorato a Stanford e coautore del giornale, ha anche impiantato il sensore attorno a un'arteria in un topo. Il sensore ha quindi riportato correttamente il flusso di sangue al lettore wireless. A questo punto, il team era interessato a rilevare i blocchi completi, ma hanno visto che le versioni future di questo sensore potevano identificare le fluttuazioni più sottili del flusso sanguigno.
Il sensore è una versione wireless della tecnologia che l'ingegnere chimico Zhenan Bao ha sviluppato per dare alle protesi un senso del tatto.
"Questo ha una storia", ha detto Bao, il professore K. K. Lee della School of Engineering e co-autore senior del paper. "Siamo sempre stati interessati a come utilizzare questi tipi di sensori nelle applicazioni mediche, ma ci è voluto un po 'per trovare la soluzione giusta".
I ricercatori hanno modificato i materiali del sensore esistente per renderlo sensibile al sangue pulsante ma abbastanza rigido da mantenere la sua forma. Dovevano anche spostare l'antenna in un punto in cui sarebbe stata protetta, non influenzata dalla pulsazione, e riprogettare il condensatore in modo che potesse essere posizionato attorno a un'arteria.
"E 'stato un progetto molto impegnativo e ha richiesto molti cicli di esperimenti e di riprogettazione", ha affermato Levent Beker, co-autore principale del lavoro e studioso postdottorato nel laboratorio Bao.
I ricercatori stanno ora trovando il modo migliore per collegare i sensori alle navi e perfezionare la loro sensibilità.
"L'uso di sensori per consentire al paziente di scoprire i problemi in anticipo sta diventando una tendenza per la salute di precisione", ha detto Bao. "Richiederà alle persone dell'ingegneria, della scuola medica e dei dati di lavorare davvero insieme, e i problemi che possono affrontare sono molto eccitanti."
Da:
https://www.theengineer.co.uk/sensor-wirelessly-monitor-blood-flow/?cmpid=tenews_7107109&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79

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