Draagbare alles-in-één gezondheidsmonitor: nieuwe huidpleister houdt continu cardiovasculaire signalen en biochemische niveaus bij

Draagbare alles-in-één gezondheidsmonitor: nieuwe huidpleister houdt continu cardiovasculaire signalen en biochemische niveaus bij

Ingenieurs van de University of California San Diego hebben een zachte, rekbare huidpleister ontwikkeld die om de nek kan worden gedragen om continu de bloeddruk en hartslag te volgen terwijl de drager zijn glucosespiegel, lactaat, alcohol of cafeïne meet. Het is het eerste draagbare apparaat dat cardiovasculaire signalen en meerdere biochemische niveaus in het menselijk lichaam tegelijkertijd controleert.

“Dit type wearable zou zeer nuttig zijn voor mensen met onderliggende medische aandoeningen om hun eigen gezondheid regelmatig te controleren”, zegt Lu Yin, een nanoengineering Ph.D. student aan UC San Diego en co-eerste auteur van de studie gepubliceerd op 15 februari 2021 in Nature Biomedical Engineering. “Het zou ook dienen als een geweldig hulpmiddel voor het monitoren van patiënten op afstand, vooral tijdens de COVID-19-pandemie, wanneer mensen persoonlijke bezoeken aan de kliniek tot een minimum beperken.”

Een dergelijk apparaat zou nuttig kunnen zijn voor personen die met hoge bloeddruk en diabetes omgaan – personen die ook een hoog risico lopen om ernstig ziek te worden met COVID-19. Het kan ook worden gebruikt om het begin van sepsis te detecteren, die wordt gekenmerkt door een plotselinge daling van de bloeddruk die gepaard gaat met een snelle stijging van het lactaatniveau.

Eén pleister voor zachte huid die alles kan, zou ook een handig alternatief bieden voor patiënten op intensive care-afdelingen, inclusief baby’s op de NICU, die continue monitoring van de bloeddruk en andere vitale functies nodig hebben. Deze procedures omvatten momenteel het inbrengen van katheters diep in de slagaders van patiënten en het vastbinden van patiënten aan meerdere ziekenhuismonitors.

“Het nieuwe hier is dat we compleet verschillende sensoren nemen en ze samenvoegen op een enkel klein platform zo klein als een postzegel”, zegt Joseph Wang, een professor in nanoengineering aan UC San Diego en co-corresponderende auteur van de studie. “We kunnen met deze wearable zoveel informatie verzamelen en dit op een niet-invasieve manier doen, zonder ongemak of onderbrekingen in de dagelijkse activiteiten te veroorzaken.”

De nieuwe patch is het resultaat van twee baanbrekende inspanningen in het UC San Diego Center for Wearable Sensors, waarvoor Wang fungeert als directeur. Het laboratorium van Wang heeft wearables ontwikkeld die in staat zijn om meerdere signalen tegelijkertijd – chemisch, fysisch en elektrofysiologisch – in het lichaam te monitoren. En in het laboratorium van UC San Diego, professor in nanoengineering, Sheng Xu, hebben onderzoekers zachte, rekbare elektronische huidpleisters ontwikkeld die de bloeddruk diep in het lichaam kunnen meten. Door hun krachten te bundelen, creëerden de onderzoekers het eerste flexibele, rekbare draagbare apparaat dat chemische detectie (glucose, lactaat, alcohol en cafeïne) combineert met bloeddrukmeting.

“Elke sensor geeft een apart beeld van een fysische of chemische verandering. Door ze allemaal in één draagbare patch te integreren, kunnen we die verschillende foto’s aan elkaar naaien om een ​​uitgebreider overzicht te krijgen van wat er in ons lichaam gebeurt ”, zegt Xu, die ook een co-corresponderende auteur van het onderzoek is.

Patch van alle transacties

De pleister is een dunne laag rekbare polymeren die zich kunnen aanpassen aan de huid. Het is uitgerust met een bloeddruksensor en twee chemische sensoren: een die de niveaus van lactaat (een biomarker van fysieke inspanning), cafeïne en alcohol in zweet meet, en een andere die glucosespiegels in interstitiële vloeistof meet.

De patch kan drie parameters tegelijk meten, één van elke sensor: bloeddruk, glucose en lactaat, alcohol of cafeïne. “Theoretisch kunnen we ze allemaal tegelijkertijd detecteren, maar daarvoor zou een ander sensorontwerp nodig zijn”, zei Yin, die ook een Ph.D. student in het laboratorium van Wang.
De bloeddruksensor zit in het midden van de pleister. Het bestaat uit een set kleine ultrasone transducers die met een geleidende inkt aan de patch zijn gelast. Een spanning die op de transducers wordt toegepast, zorgt ervoor dat ze ultrasone golven het lichaam in sturen. Wanneer de ultrasone golven tegen een slagader weerkaatsen, detecteert de sensor de echo’s en vertaalt de signalen in een bloeddrukmeting.

De chemische sensoren zijn twee elektroden die met geleidende inkt op de pleister zijn gezeefdrukt. De elektrode die lactaat, cafeïne en alcohol detecteert, is op de rechterkant van de pleister gedrukt; het werkt door een medicijn genaamd pilocarpine in de huid af te geven om zweet op te wekken en de chemische stoffen in het zweet te detecteren. De andere elektrode, die glucose detecteert, is aan de linkerkant gedrukt; het werkt door een milde elektrische stroom door de huid te leiden om interstitiële vloeistof af te geven en de glucose in die vloeistof te meten.

De onderzoekers waren geïnteresseerd in het meten van deze specifieke biomarkers omdat ze de bloeddruk beïnvloeden. “We kozen parameters die ons een nauwkeurigere, betrouwbaardere bloeddrukmeting zouden geven”, zei co-eerste auteur Juliane Sempionatto, een Ph.D. student in het laboratorium van Wang.

“Stel dat u uw bloeddruk in de gaten houdt, en u ziet overdag pieken en denkt dat er iets mis is. Maar een biomarkerwaarde zou je kunnen vertellen of die pieken te wijten waren aan een inname van alcohol of cafeïne. Deze combinatie van sensoren kan je dat soort informatie geven, ”zei ze.

Bij tests droegen proefpersonen de patch om de nek terwijl ze verschillende combinaties van de volgende taken uitvoerden: trainen op een hometrainer; het eten van een suikerrijke maaltijd; het drinken van een alcoholische drank; en het drinken van een cafeïnehoudende drank. Metingen van de pleister kwamen nauw overeen met die verzameld door commerciële bewakingsapparatuur zoals een bloeddrukmanchet, bloedlactaatmeter, glucometer en blaastest. Metingen van het cafeïnegehalte van de dragers werden geverifieerd met metingen van zweetmonsters in het laboratorium verrijkt met cafeïne.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *