Parche Suave para el Cuello: Primer Dispositivo Vestible Todo en Uno para Monitorización Continua de Presión Arterial, Frecuencia Cardíaca y Parámetros Bioquímicos

Los ingenieros desarrollaron un parche cutáneo suave y elástico que puede llevarse en el cuello para monitorizar continuamente la presión arterial y la frecuencia cardíaca, mientras mide los niveles de glucosa, lactato, alcohol o cafeína del usuario. Es el primer dispositivo vestible que monitoriza señales cardiovasculares y múltiples niveles bioquímicos en el cuerpo humano al mismo tiempo.

Este tipo de dispositivo vestible podría ser utilizado por personas con condiciones médicas subyacentes para monitorizar su salud regularmente. También podría usarse para monitorización remota de pacientes, especialmente durante la pandemia de COVID-19, cuando las personas minimizan las visitas presenciales a proveedores de salud.

Sensores completamente diferentes se fusionan en una única plataforma pequeña, del tamaño de un sello postal. Cada sensor proporciona una imagen separada de un cambio físico o químico. Integrarlos todos en un solo parche vestible permite combinar esas diferentes imágenes para obtener una visión más completa de lo que ocurre en el cuerpo.

El parche es una lámina delgada de polímeros elásticos que se adaptan 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), cafeína y alcohol en el sudor, y otro que mide los niveles de glucosa en el fluido 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 sitúa cerca del centro del parche. Consiste en un conjunto de pequeños transductores de ultrasonido que se sueldan al parche mediante tinta conductora. Un voltaje aplicado a los transductores hace que envíen ondas de ultrasonido al cuerpo. Cuando las ondas rebotan en una arteria, el sensor detecta los ecos y traduce las señales en una lectura de presión arterial.

Los sensores químicos son dos electrodos que se imprimen en pantalla sobre el parche con tinta conductora. El electrodo que detecta lactato, cafeína y alcohol se imprime en el lado derecho del parche; funciona liberando un fármaco llamado pilocarpina en la piel para inducir sudor y detectar las sustancias químicas en el sudor. El otro electrodo, que detecta glucosa, se imprime en el lado izquierdo; funciona haciendo pasar una corriente eléctrica suave a través de la piel para liberar fluido intersticial y medir la glucosa en ese fluido.

En las pruebas, los sujetos llevaron el parche en el cuello mientras realizaban diversas combinaciones de las siguientes tareas: ejercicio en bicicleta estática, comer una comida alta en azúcar, beber una bebida alcohólica y beber una bebida con cafeína. Las mediciones del parche coincidieron estrechamente con las recopiladas por dispositivos de monitorización comerciales, como un tensiómetro, medidor de lactato en sangre, glucómetro y alcoholímetro.

Uno de los mayores desafíos al fabricar el parche fue eliminar la interferencia entre las señales de los sensores. Para ello, los investigadores tuvieron que determinar el espaciado óptimo entre el sensor de presión arterial y los sensores químicos. Descubrieron que un centímetro de separación funcionaba manteniendo el dispositivo lo más pequeño posible.

También tuvieron que averiguar 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 tienen sus propios hidrogeles y si el gel líquido del sensor de presión arterial fluye y contacta con los otros geles, causará interferencia entre los sensores. En su lugar, los investigadores utilizaron un gel de ultrasonido sólido que funciona igual de bien que la versión líquida pero sin fugas.

El trabajo en curso incluye reducir la electrónica del sensor de presión arterial. Actualmente, el sensor necesita conectarse a una fuente de alimentación y a una máquina de sobremesa para mostrar sus lecturas. El objetivo final es integrar todo en el parche y hacerlo inalámbrico.