În prezent, o echipă de cercetători, din cadrul Centrului pentru Senzori Purtabili din Universitate din California San Diego (UCSD), a creat un plasture elastic care combină senzori electrochimici pentru detectarea nivelurilor de alcool, cofeină, glucoză și lactoză cu un senzor pe bază de ultrasunete care monitorizează tensiunea arterială. Lucrarea a fost publicată în revista Nature Biomedical Engineering și este primul dispozitiv purtabil care monitorizează, simultan, semnalele cardiace și nivelurile biochimice din corp.
„În mod convențional, aceste două tipuri de semnale sunt monitorizate separat de diferite dispozitive. Prin reducerea decalajului dintre cele două, putem obține o imagine mai cuprinzătoare a diferiților parametrii din corp”, a declarat coautorul studiului Sheng Xu, nanoinginer în cadrul UCSD.
Plasturele de tip stick-on ar putea ajuta medicii să monitorizeze, de la distanță, pacienții în timpul pandemiei de COVID-19, deoarece oamenii doresc să evite contactul fizic. „De asemenea, acesta ar putea permite oamenilor să urmărească, de acasă, hipertensiunea arterială, diabetul sau alte afecțiuni medicale fără să existe un disconfort”, a declarat un alt coautor al studiului, Joseph Wang, directorul Centrului UCSD.
Totuși, acest dispozitiv poate avea și alte aplicații. Echipa se așteaptă ca plasturele să fie utilizat în cadrul grupurilor sportive și militare pentru a monitoriza sportivii și soldații. De asemenea, cercetătorii colaborează cu firma PepsiCo pentru măsurarea efectelor nutriționale ale produselor alimentare, prin intermediul dispozitivului.
De peste un deceniu, laboratorul lui Wang dezvoltă senzori wireless, flexibili, care utilizează electrozi imprimați pe piele pentru a detecta diverse substanțe chimice. Un astfel de senzor poate detecta lactoza, alcoolul și cofeina, prin intermediul analizei transpirației. Un alt senzor poate măsura nivelul de glucoză din lichidul de sub piele prin generarea unui curent electric de intensitate mică pe suprafața pielii, cu scopul de a extrage fluidul.
În anul 2018, echipa de cercetători a construit un plasture flexibil care utilizează o serie de „insule” electronice, conectate prin fire în formă de arc, pentru a produce unde cu ultrasunete. Aceste ultrasunete pot detecta și înregistra dinamica unui vas de sânge pulsatoriu, aflat la o adâncime de până la patru centimetri sub piele, măsurând astfel, neinvaziv, tensiunea arterială și ritmul cardiac. În ciuda faptului că este un semn vital important, tensiunea arterială nu este măsurată de dispozitivele purtabile comerciale, deoarece aceasta necesită măsurarea forțelor aflate sub piele, iar majoritatea senzorilor de sănătate comerciali detectează doar semnale de suprafață.
„Am venit cu o idee de a îmbina cele două tehnici, complet diferite, în cadrul unui singur plasture. Cea mai mare provocare în combinarea senzorilor a fost eliminarea diafoniei care ar fi putut introduce zgomote sau artefacte în analiză”, a declarat Wang.
După ce au creat un prototip funcțional, cercetătorii au testat dispozitivul pe un grup de voluntari. Aceștia au purtat plasturele în timp ce desfășurau diverse activități, precum exerciții fizice, sau consumau alimente și băuturi alcoolice.
Fiecare măsurare efectuată de plasture a fost verificată de un dispozitiv de monitorizare standardizat (de exemplu o manșetă pentru măsurarea tensiunii arteriale, un glucometru sau un etilotest). De asemenea, echipa de cercetători a răsucit și îndoit plasturele în timp ce acesta se afla pe piele. „Dispozitivul a continuat să ofere citiri precise, fără a exista diafonii între senzori”, a declarat Wang.
Versiunea prototip descrisă în lucrare este conectată la un calculator și o sursă de alimentare prin cabluri flexibile, dar cercetătorii lucrează pentru a elimina acele cabluri și pentru a reduce necesarul de energie al plasturelui.
