Investigadores de la Universidad de Tampere han desarrollado un e-tatoo portátil muy discreto y de bajo coste que permite medir las ondas del pulso arterial gracias a la tecnología peizoeléctrica. Esta tecnología se presentará en la conferencia TechBlick sobre sensores portátiles, e-textiles y electrónica impresa el 2 de diciembre de 2022. Se trata de un evento en línea de asistencia gratuita en el que podrá establecer contactos con más de 400 asistentes y visitar más de 40 stands. Si está interesado, consulte el orden del día e inscríbase aquí www.TechBlick.com/wearables
Diapositiva 1: Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la causa más común de muerte en el mundo, representando aproximadamente el 30% (~17,9 millones) de todas las muertes en 2016. Extrapolando esta cifra, el tamaño del grupo de riesgo en peligro de desarrollar ECV potencialmente letales se cuenta por cientos de millones en todo el mundo (solo en EE. UU. se estimó que había 82,6 millones de personas con ECV en un estudio de 2010). Recientemente se ha sugerido la monitorización continua de la onda de pulso arterial (pw) para controlar este inmenso grupo de riesgo. Sin embargo, por el momento no existe ninguna solución que combine la fabricación rentable, la discreción y la precisión de estos dispositivos.
Diapositiva 2: En nuestro estudio, desarrollamos un método de fabricación escalable y rentable basado en la impresión para un pw-sensor de tipo tatuaje electrónico (e-tattoo) e investigamos su precisión en profundidad utilizando un dispositivo de referencia y múltiples sujetos de estudio. El dispositivo se basa en una capa piezoeléctrica de P(VDF-TrFE) recubierta por una barra, intercalada entre un electrodo inferior/superior de PEDOT:PSS reticulado con GOPS impreso por inyección de tinta. Los materiales elegidos son biocompatibles, transparentes y el grosor total del dispositivo (incluido el sustrato de Parylene C) es de sólo ~4,2 µm, lo que lo hace muy discreto para el usuario. El factor de forma delgado también permite el acceso a la alta sensibilidad de modo de flexión del P(VDF-TrFE) durante la medición de pw. El uso del principio de transducción piezoeléctrica mejora además la eficiencia energética del dispositivo, lo que es especialmente importante en aplicaciones sobre la piel con escasez de energía.
Diapositiva 3: El rendimiento ferro-/piezoeléctrico de la capa ultrafina de P(VDF-TrFE) se optimizó utilizando PEDOT:PSS reticulado con GOPS. En comparación con el PEDOT:PSS prístino, el valor de polarización remanente aumentó en un ~70% y el campo coercitivo disminuyó en un ~34%. La causa probable de esta mejora es la reducción de la corriente de fuga cuando se utilizan electrodos reticulados de PEDOT:PSS, lo que mejora la eficacia de la etapa de polarización. La reducción de la corriente de fuga está probablemente relacionada con la mejora de la estabilidad química del PEDOT:PSS reticulado, que evita la lixiviación del material del electrodo en la capa de P(VDF-TrFE). El análisis inicial de la corriente de fuga muestra que la conducción de tipo Poole-Frenkle (que está relacionada con los estados trampa internos de P(VD-TrFE)) está ausente en las muestras con electrodos reticulados de PEDOT:PSS.
Diapositiva 4: El factor de forma ultrafino del dispositivo nos permite acceder a la alta sensibilidad del modo de flexión del P(VDF-TrFE) en la medición de pw. Para ello, se caracterizó el sensor en flexión uniaxial sobre PET y en flexión multiaxial sobre diversos elastómeros blandos (PDMS) de módulo de Youngs; la primera configuración de caracterización corresponde a la situación en la que el sensor e-tattoo se deforma libremente con la piel encima de la arteria sin manguito, mientras que la segunda corresponde a la medición de pw con manguito. En ambos casos la sensibilidad maxima medida fue de 1700 pC/N que es aproximadamente 50 veces superior a la sensibilidad de modo normal de P(VDF-TrFE) que es efectiva en la tonometria de aplanacion tradicional (sensor fijado en una placa trasera rigida y presionado contra la arteria). FE-modelo fue generado para verificar los resultados.
Diapositiva 6. Se realizaron mediciones de la onda de pulso sin manguito y con manguito de elastómero blando utilizando el sensor e-tattoo. La comparación con el dispositivo de referencia con n=7 sujetos de prueba muestra que la mejor coincidencia en el índice de aumento radial clínicamente relevante derivado de la onda de pulso se consigue con un manguito de elastómero blando con módulo de Young intermedio (1:10 PDMS) (p≈0,22 con todos los sujetos de prueba, p≈0,81 con 5 mediciones sin problemas). La medición sin manguito también es posible con el sensor e-tattoo, aunque la variación de experimento a experimento es significativa debido a los problemas con el acoplamiento mecánico del sensor y las variaciones de impedancia de salida de sensor a sensor. Aun así, en los mejores casos, la medición sin manguito da como resultado una correspondencia muy buena entre el sensor y el dispositivo de referencia.
Esta tecnología se presentará en la conferencia TechBlick sobre sensores portátiles, e-textiles y electrónica impresa el 2 de diciembre de 2022. Se trata de un evento online gratuito en el que podrá establecer contactos con más de 400 asistentes y visitar más de 40 stands. Si está interesado, consulte el orden del día e inscríbase aquí www.TechBlick.com/wearables
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