I sensori cutanei flessibili consentono un comodo monitoraggio cardiaco / Flexible skin sensors enable comfortable heart monitoring

 I sensori cutanei flessibili consentono un comodo monitoraggio cardiaco / Flexible skin sensors enable comfortable heart monitoring

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno creato sensori per il monitoraggio cardiaco che si adattano alla pelle, sono comodi e possono essere indossati anche durante il movimento / Researchers have created heart monitoring sensors that conform to the skin, are comfortable, and can be worn while people are moving 

Alcuni ricercatori negli Stati Uniti hanno creato sensori per il monitoraggio cardiaco che si adattano comodamente alla pelle e possono essere indossati anche durante il movimento.

Secondo il gruppo, la nuova tecnologia, con prestazioni paragonabili a quelle dei sensori già presenti sul mercato, può essere realizzata utilizzando i processi produttivi esistenti. Il loro lavoro è descritto in dettaglio nella rivista Advanced Electronic Materials.

"Ai pazienti viene spesso chiesto di indossare dispositivi per registrare i dati dell'elettrocardiogramma (ECG), che possono essere utilizzati per diagnosticare una malattia, monitorare il decorso della guarigione o della malattia e così via", ha affermato Kirstie Queener, prima autrice di un articolo sull'argomento. "Tuttavia, questo processo può richiedere ore, o addirittura giorni, e la tecnologia esistente presenta alcune problematiche. Ad esempio, i sensori esistenti devono essere fissati con un adesivo che può irritare la pelle del paziente. Le tecnologie esistenti richiedono inoltre l'applicazione di un gel sul paziente affinché l'elettrodo possa ricevere un segnale chiaro, e il segnale si degrada man mano che il gel si asciuga."

"Il nostro obiettivo era creare un elettrodo polimerico comodo da indossare, che aderisse alla pelle del paziente e che consentisse una lettura accurata senza l'uso di gel o adesivi", ha affermato Queener, dottorando presso il Dipartimento congiunto di Ingegneria Biomedica Lampe della North Carolina State University e dell'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill.

Per questo progetto, i ricercatori hanno lavorato con POMaC, un elastomero autoadesivo, conduttivo e biocompatibile a base di poli(ottametilene maleato (anidride) citrato) che possiede tutte le proprietà meccaniche desiderabili per questa applicazione, ma era privo delle proprietà elettriche necessarie per renderlo un elettrodo funzionale. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno incorporato due elementi aggiuntivi nel POMaC – un polimero conduttivo ed un tensioattivo – mentre era ancora in forma liquida.

Questa miscela può quindi essere applicata tramite serigrafia o colata in stampi, a seconda della forma dell'elettrodo necessaria per una determinata applicazione. Il materiale può poi essere polimerizzato fino a diventare un solido elastico.

"Il prodotto finale è una matrice conduttiva, che lo rende altamente funzionale come elettrodo in grado di rilevare i segnali ECG", ha affermato Queener. "Inoltre, ha la forma che ci siamo prefissati, è sufficientemente adesivo da aderire alla pelle, può sopportare il peso dei fili necessari per trasmettere le letture al dispositivo che registra l'ECG e può essere rimosso in seguito senza strappare i capelli."

Nei test di fattibilità, i nuovi elettrodi hanno mostrato prestazioni paragonabili alle tecnologie di monitoraggio ECG esistenti.

"Abbiamo testato i nuovi elettrodi utilizzando due tecnologie diverse: un dispositivo ECG commerciale, come quelli impiegati in molte strutture sanitarie o per il monitoraggio a lungo termine a domicilio; ed un cerotto sperimentale che stiamo sviluppando e che trasmette i dati ECG in modalità wireless", ha affermato Michael Daniele, autore corrispondente dell'articolo. "Ha funzionato bene con entrambi i dispositivi, il che sottolinea la versatilità e l'utilità di questi elettrodi."

"Abbiamo sviluppato questo materiale per elettrodi appositamente progettato per l'utilizzo in applicazioni ECG", ha affermato Queener. "Ma la natura del materiale fa sì che possa essere impiegato anche in una varietà di altre tecnologie."

"Stiamo attualmente esplorando una serie di ulteriori applicazioni di biomonitoraggio e stiamo procedendo alla tutela dei nostri diritti di proprietà intellettuale sul materiale", ha affermato Daniele. "Gli elettrodi sono realizzati con materiali convenzionali utilizzando tecniche di produzione scalabili, quindi siamo ottimisti sul fatto che questo rappresenterà un mezzo pratico ed economicamente vantaggioso per migliorare le tecnologie di monitoraggio della salute."

Daniele ha aggiunto che il team è aperto a collaborare con partner del settore privato per esplorare potenziali applicazioni.

ENGLISH

Researchers in the US have created heart monitoring sensors that comfortably conform to the skin and can be worn while people are moving.

With performance comparable to sensors already on the market, the new technology can be made using existing manufacturing processes, the team said. Their work is detailed in Advanced Electronic Materials.

“Medical patients are often asked to wear devices to record electrocardiogram [ECG] data that can be used to diagnose an illness, monitor the progression of recovery or disease, and so on,” said Kirstie Queener, first author of a paper on the work. “However, this process can take hours – or even days – and the existing technology poses some challenges. For example, existing sensors must be held in place using an adhesive that can irritate patient skin. Existing technologies also require gel to be applied to the patient so the electrode can get a clear signal, and the signal degrades as the gel dries.

“Our goal was to create a polymer electrode that is comfortable to wear, adheres to the patient’s skin, and can get an accurate reading without using gels or adhesives,” said Queener, who is a Ph.D. candidate in the Lampe Joint Department of Biomedical Engineering at North Carolina State University and the University of North Carolina at Chapel Hill.

For this project, the researchers worked with POMaC, a self-adhesive, conductive, skin-compatible elastomer  based on poly(octamethylene maleate (anhydride) citrate) that has all the desirable mechanical properties needed for this application but lacked the electrical properties necessary to make it a functional electrode. To resolve this, the researchers incorporated two additional elements into the POMaC – a conductive polymer and a surfactant – while still in liquid form.

This mixture can then be applied via screen printing, or cast in moulds, depending on the shape of the electrode needed for a given application. The material can then be cured until it becomes an elastic solid.

“The final product is a conductive matrix, which makes it highly functional as an electrode that can pick up ECG signals,” said Queener. “It’s also shaped to our specifications, is adhesive enough to stick to the skin, can bear the weight of the wires necessary to transmit readings to the device recording the ECG, and can be peeled off later without yanking your hair out.”

In proof-of-concept testing, the new electrodes performed comparably to existing ECG monitoring technologies.

“We actually tested the new electrodes using two different technologies: a commercial ECG device like the ones used in many health care settings or for long-term monitoring at home; and an experimental patch we’re developing that transmits ECG data wirelessly,” said Michael Daniele, corresponding author of the paper. “It worked well with both devices, which underscores the versatility - and utility - of these electrodes.”

“We developed this engineered electrode material for use in ECG applications,” said Queener. “But the nature of the material means it could also be used in a variety of other technologies.”

“We’re currently exploring a range of additional biomonitoring applications and are in the process of preserving our intellectual property rights on the material,” said Daniele. “The electrodes are made from conventional materials using scalable manufacturing techniques, so we’re optimistic that this will be a practical, cost-effective means of improving health monitoring technologies.”

Daniele added that the team is open to private sector partners to explore potential applications.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/skin-sensors-enable-comfortable-heart-monitoring?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-%20220426%20-%20Wednesday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fskin-sensors-enable-comfortable-heart-monitoring&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer