Ny e-tatovering muliggør nøjagtig, uafbrudt hjerteovervågning i dagevis

Den største dødsårsag i Texas er hjertesygdomme, ifølge National Center for Health Statistics, tegner sig for mere end 45, 000 dødsfald i hele landet i 2017. En ny bærbar teknologi lavet af elastisk, letvægtsmateriale kunne gøre hjertesundhedsovervågning lettere og mere nøjagtig end eksisterende elektrokardiografmaskiner - en teknologi, der har ændret sig lidt i næsten et århundrede.

Udviklet af ingeniører ved University of Texas i Austin og ledet af Nanshu Lu i Cockrell School of Engineering, dette er den seneste inkarnation af Lus elektroniske tatoveringsteknologi, en grafen-baseret bærbar enhed, der kan placeres på huden for at måle en række forskellige kropsresponser, fra elektriske til biomekaniske signaler.

Forskerholdet rapporterede om deres nyeste e-tatovering i et nyligt nummer af Avanceret Videnskab .

Enheden er så let og strækbar, at den kan placeres over hjertet i længere perioder med lidt eller intet ubehag. Det måler også hjertesundhed på to måder, at tage elektrokardiograf og seismokardiografaflæsninger samtidigt. De fleste af os er bekendt med elektrokardiogrammet (EKG), en metode, der registrerer hastigheden af ​​elektrisk aktivitet, der produceres, hver gang hjertet slår. Seismokardiografi (SCG) er en måleteknik, der bruger brystvibrationer forbundet med hjerteslag. Fjerndrevet af en smartphone, e-tatoveringen er den første ultratynde og strækbare teknologi til at måle både EKG og SCG.

"Vi kan få meget større indsigt i hjertesundhed ved synkron indsamling af data fra begge kilder, " sagde Lu, en lektor i afdelingerne for Luftfartsteknik og Engineering Mechanics og Biomedical Engineering.

EKG-aflæsninger alene er ikke nøjagtige nok til at bestemme hjertesundhed, men de giver yderligere information, når de kombineres med SCG-signaloptagelser. Som en form for kvalitetskontrol, SCG angiver nøjagtigheden af ​​EKG-aflæsningerne.

Selvom bløde e-tatoveringer til EKG-registrering ikke er nye, andre sensorer, såsom SCG-sensoren, er stadig lavet af ikke-strækbare materialer, gør dem omfangsrige og ubehagelige at have på. Lu og hendes teams e-tatovering er lavet af en piezoelektrisk polymer kaldet polyvinylidenfluorid, i stand til at generere sin egen elektriske ladning som reaktion på mekanisk stress. Enheden inkluderer også 3-D digital billedkorrelationsteknologi, der bruges til at kortlægge brystvibrationer for at identificere den bedste placering på brystet til at placere e?-tatoveringen.

E-tatoveringen har en anden fordel i forhold til traditionelle metoder. Normalt kræver en EKG-måling at gå ind på en læges kontor, hvor hjertesundheden kun kan overvåges i et par minutter ad gangen. Denne enhed kan bæres i dagevis, giver konstant hjerteovervågning.

Lu og hendes team arbejder allerede på forbedringer af dataindsamling og lagring til enheden, samt måder at forsyne e-tatoveringen trådløst på i længere perioder. De har for nylig udviklet en smartphone-app, der ikke kun gemmer dataene sikkert, men også kan vise et hjerteslag på skærmen i realtid.