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Tatuajes electrónicos para monitorizar el corazón

Una nueva tecnología portátil hecha de material elástico y liviano que permite fabricar tatuajes electrónicos, podría facilitar el monitoreo de la salud cardíaca de forma más precisa que las máquinas de electrocardiograma existentes, una tecnología que ha cambiado poco en casi un siglo.

Desarrollado por ingenieros de la Universidad de Texas en Austin y dirigido por Nanshu Lu en la Escuela de Ingeniería Cockrell, esta es la última encarnación de la tecnología de tatuaje electrónico de Lu, un dispositivo portátil basado en grafeno que se puede colocar en la piel para medir una variedad de las respuestas corporales, desde las señales eléctricas a las biomecánicas. El equipo de investigación informó sobre su nuevo tatuaje electrónico en un número reciente de Advanced Science.

El dispositivo es tan liviano y elástico que puede colocarse sobre el corazón por períodos prolongados con poca o ninguna molestia.

También mide la salud cardíaca de dos maneras, tomando lecturas de electrocardiógrafo y sismocardiógrafo simultáneamente. La mayoría de nosotros estamos familiarizados con el electrocardiograma (ECG), un método que registra las tasas de actividad eléctrica producidas cada vez que el corazón late. La sismocardiografía (SCG) es una técnica de medición que utiliza las vibraciones del tórax asociadas con los latidos cardíacos.

Impulsado de forma remota por un teléfono inteligente, el e-tattoo es la primera tecnología ultrafina y estirable para medir tanto el ECG como el SCG.

«Podemos obtener una mejor comprensión de la salud del corazón mediante la recopilación sincrónica de datos de ambas fuentes», dijo Lu, profesor asociado en los departamentos de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Ingeniería e Ingeniería Biomédica.

Tatuajes electrónicos de la UT Southwestern

Los Tatuajes Electrónicos monitorizan el corazón combinando dos lecturas

Las lecturas de ECG solas no son lo suficientemente precisas para determinar la salud del corazón, pero proporcionan información adicional cuando se combinan con las grabaciones de señales de SCG. Como una forma de control de calidad, el SCG indica la precisión de las lecturas de ECG.

Aunque los tatuajes electrónicos suaves para la detección de ECG no son nuevos, otros sensores, como el sensor SCG, todavía están hechos de materiales no estirables, lo que los hace voluminosos e incómodos de usar. El tatuaje electrónico de Lu y su equipo está hecho de un polímero piezoeléctrico llamado fluoruro de polivinilideno, capaz de generar su propia carga eléctrica en respuesta al estrés mecánico. El dispositivo también incluye la tecnología de correlación de imágenes digitales 3D que se utiliza para mapear las vibraciones del cofre con el fin de identificar la mejor ubicación en el cofre para colocar el tatuaje electrónico.

El e-tatuaje tiene otra ventaja sobre los métodos tradicionales. Por lo general, una medición de ECG requiere ir a un consultorio médico, donde la salud del corazón se puede controlar solo por un par de minutos a la vez. Este dispositivo se puede usar durante días, lo que proporciona un monitoreo cardíaco constante.
Lu y su equipo ya están trabajando en mejoras en la recopilación y el almacenamiento de datos para el dispositivo, así como en formas de alimentar el tatuaje electrónico de forma inalámbrica durante períodos más prolongados.

Recientemente, desarrollaron una aplicación para teléfonos inteligentes que no solo almacena los datos de forma segura sino que también puede mostrar un latido en la pantalla en tiempo real.

El equipo de Lu incluye profesores y estudiantes que abarcan múltiples disciplinas de ingeniería: ingeniería aeroespacial y mecánica de ingeniería, ingeniería biomédica, ingeniería eléctrica e informática, ciencia e ingeniería de materiales e ingeniería mecánica, así como un colaborador de la Facultad de Medicina de UT Southwestern. Además, en el momento en que se llevó a cabo la investigación, cuatro miembros del equipo de UT Austin eran estudiantes universitarios.

La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación Naval, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la Fundación Nacional de Ciencia y los Institutos Nacionales de Salud.

Fuente: UT News

 

Tatuajes Electrónicos – imagen de UT Southwestern

Sensor de vibración de PVDF elástico (es decir, tatuaje electrónico de PVDF) y método DIC 3D para la medición de SCG. a) Un esquema del tatuaje de PVDF elástico. b) Fotografías de un e-tatuaje de PVDF no deformado y estirado. c) El tatuaje electrónico de PVDF (caja roja) y un acelerómetro comercial (flecha verde) adheridos en el pecho humano. d) Señales de SCG medidas por el PVDF e-tattoo y el acelerómetro. e) Una fotografía de la configuración DIC 3D para mapear la deformación del tórax humano. f) Una fotografía de un cofre humano montado con tres tatuajes de PVDF y pintado con un patrón de moteado aleatorio. Las posiciones de los tres tatuajes electrónicos se indican como Superior, Medio y Bot. g, h) El mapa de desplazamiento fuera del plano promediado en las horas pico de S1 y S2, respectivamente. i) Señales medidas mediante el método DIC 3D (sin procesar, filtrado) y el acelerómetro (Acc.) desde el cofre. j k) Señales SCG en tres posiciones diferentes (Top, Mid. y Bot.) capturadas por el método 3D DIC y los tatuajes de PVDF, respectivamente. l) La correlación de los tiempos pico de SCG (S1 y S2) medidos por el método DIC 3D, el e-tatuaje de PVDF y el acelerómetro.