Bærbar elektronik til kontinuerlig hjerte, respirationsovervågning

En meget følsom bærbar sensor til kardiorespiratorisk overvågning kan potentielt bæres kontinuerligt af hjertepatienter eller andre, der kræver konstant overvågning.

Den lille og billige sensor, annonceret i Anvendt fysik bogstaver , er baseret på et elektrokemisk system, der involverer to ioniske former for jod, I- og I3-. En opløsning, der indeholder disse elektrolytstoffer, placeres i et lille cirkulært hulrum, der er lukket med en tynd fleksibel membran, tillader detektering af subtile bevægelser, når de placeres på en patients bryst.

Små bevægelser, der opstår fra hjerteslag og vejrtrækning, får den fleksible membran til at flytte I-/I3- opløsningen ind i en smal kanal i enheden, hvor det detekteres elektrokemisk af fire platinelektroder.

"Sensorhuset blev fremstillet ved hjælp af Ecoflex 00-20, som har vist sig at være en meget blød, stærk og elastisk silikonegummi, der er meget udbredt i medicinsk simulering, ortotik, og proteser, " sagde forfatter Yong Xu.

Efterforskerne skabte en form til det cirkulære kammer og den tilhørende smalle kanal ved hjælp af 3-D-print. En løsning til at skabe Ecoflex 00-20 blev hældt i formen for at danne kroppen af ​​sensoren og blev også spin-coated på en hurtigt roterende skive for at producere den tynde membran. Efter at membranen og kammerlegemet var bundet sammen, efterforskerne brugte en sprøjte til at fylde kammeret med elektrolytopløsningen.

Den resulterende enhed er kun 28 millimeter bred og er hudsikker, så den kan fastgøres direkte til patientens krop. Enheden var i stand til at registrere hjerteslag med høj følsomhed. Et signal-til-støj-forhold på mere end 6:1 blev opnået, hvilket anses for godt.

Respiration kan detekteres af denne enhed på to forskellige måder. På grund af sensorens strækbarhed, det deformeres, når brystet trækker sig sammen og udvider sig under vejrtrækningen, fungerer som en belastningssensor. Den anden måde, sensoren registrerer vejrtrækning på, skyldes den måde, hvorpå volumen af ​​brysthulen ændres under et åndedræt, modulering af hjerteslagssignalet. På denne måde respiration detekteres indirekte gennem ændringer i hjerteslag.

Forfatterne foreslår, at deres sensor potentielt kan bruges til diagnose af luftvejssygdomme, såsom COVID-19, hvilket ofte fører til åndenød.

"Symptomerne i den tidlige fase af infektionen kan være subtile, "sagde Xu." Bærbare enheder, der er i stand til nøjagtig påvisning af subtile respiratoriske og kardiovaskulære variationer, er af stor interesse, især under den aktuelle pandemi. "