Monitor de salud todo en uno portátil

Los ingenieros desarrollaron un parche para la piel suave y elástico que se puede usar en el cuello para realizar un seguimiento continuo de la presión arterial y la frecuencia cardíaca mientras se miden los niveles de glucosa, lactato, alcohol o cafeína del usuario. Es el primer dispositivo portátil que monitorea señales cardiovasculares y múltiples niveles bioquímicos en el cuerpo humano al mismo tiempo.

Este tipo de dispositivo portátil podría ser utilizado por personas con afecciones médicas subyacentes para controlar su propia salud de forma regular. También podría usarse para el monitoreo remoto de pacientes, especialmente durante la pandemia de COVID-19, cuando las personas minimizan las visitas en persona a un proveedor de atención médica.

Sensores completamente diferentes se fusionan en una sola plataforma pequeña tan pequeña como un sello postal. Cada sensor proporciona una imagen separada de un cambio físico o químico. Integrarlos a todos en un parche portátil permite que esas diferentes imágenes se usen juntas para obtener una descripción más completa de lo que sucede en el cuerpo.

El parche es una lámina delgada de polímeros elásticos que pueden adaptarse a la piel. Está equipado con un sensor de presión arterial y dos sensores químicos:uno que mide los niveles de lactato (un biomarcador del esfuerzo físico), la cafeína y el alcohol en el sudor y otro que mide los niveles de glucosa en el líquido intersticial. El parche es capaz de medir tres parámetros a la vez, uno de cada sensor:presión arterial, glucosa y lactato, alcohol o cafeína.

El sensor de presión arterial se encuentra cerca del centro del parche. Consiste en un conjunto de pequeños transductores de ultrasonido que se sueldan al parche mediante una tinta conductora. Un voltaje aplicado a los transductores hace que envíen ondas de ultrasonido al cuerpo. Cuando las ondas de ultrasonido rebotan en una arteria, el sensor detecta los ecos y traduce las señales en una lectura de la presión arterial.

Los sensores químicos son dos electrodos que están serigrafiados en el parche con tinta conductora. El electrodo que detecta lactato, cafeína y alcohol está impreso en el lado derecho del parche; funciona liberando un fármaco llamado pilocarpina en la piel para inducir el sudor y detectando las sustancias químicas en el sudor. El otro electrodo, que detecta la glucosa, está impreso en el lado izquierdo; funciona pasando una corriente eléctrica leve a través de la piel para liberar líquido intersticial y medir la glucosa en ese líquido.

En las pruebas, los sujetos usaron el parche en el cuello mientras realizaban varias combinaciones de las siguientes tareas:hacer ejercicio en una bicicleta estacionaria, comer una comida rica en azúcar, beber una bebida alcohólica y beber una bebida con cafeína. Las mediciones del parche coincidieron estrechamente con las recopiladas por dispositivos de control comerciales, como un manguito de presión arterial, un medidor de lactato en sangre, un glucómetro y un alcoholímetro.

Uno de los mayores desafíos al hacer el parche fue eliminar la interferencia entre las señales de los sensores. Para hacer esto, los investigadores tuvieron que averiguar el espacio óptimo entre el sensor de presión arterial y los sensores químicos. Descubrieron que un centímetro de espacio funcionaba mientras mantenían el dispositivo lo más pequeño posible.

También tuvieron que descubrir cómo proteger físicamente los sensores químicos del sensor de presión arterial. Este último normalmente viene equipado con un gel de ultrasonido líquido para producir lecturas claras. Pero los sensores químicos también están equipados con sus propios hidrogeles y si algún gel líquido del sensor de presión arterial sale y entra en contacto con los otros geles, causará interferencia entre los sensores. En cambio, los investigadores usaron un gel de ultrasonido sólido que funciona tan bien como la versión líquida pero sin fugas.

El trabajo en curso incluye la reducción de la electrónica para el sensor de presión arterial. En este momento, el sensor debe estar conectado a una fuente de alimentación y a una máquina de sobremesa para mostrar sus lecturas. El objetivo final es poner todo esto en el parche y hacer que todo sea inalámbrico.