Gesundheit

Soft wearable health monitor verwendet dehnbare Elektronik

Eine drahtlose, tragbare eingebauten monitor, mit dehnbarer Elektronik ermöglicht eine komfortable, langfristige gesundheitliche überwachung von Erwachsenen, Babys und kleine Kinder ohne Sorge für die Haut, die Verletzungen oder allergische Reaktionen verursacht durch konventionelle Klebstoff-sensoren mit leitfähigen gels.

Die weiche und anschmiegsam-monitor können broadcast-Elektrokardiogramm (EKG), Herzfrequenz, Atemfrequenz und Bewegung-Aktivität-Daten, so viel wie 15 Meter auf ein tragbares Aufnahme Gerät wie einem smartphone oder tablet-computer. Die Elektronik ist montiert auf einem dehnbaren Substrat und mit gold -, Haut-wie Elektroden durch gedruckte Anschlüsse, die sich dehnen mit der medizinischen film, in dem Sie eingebettet sind.

„Das health-monitor ist der entscheidende Vorteil für junge Kinder, die immer in Bewegung sind, da die soft-konforme Gerät unterbringen kann, dass die Aktivität mit einer sanften integration auf die Haut,“ sagte Woon-Hong Yeo, assistant professor in der George W. Woodruff School of Mechanical Engineering und Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering an der Georgia Institute of Technology. „Dies ist entwickelt, um die elektronische Gesundheits-monitoring-Bedürfnisse der Menschen, deren sensible Haut kann geschädigt werden durch herkömmliche Monitore.“

Details von dem monitor waren gemeldet, 24. Juli in der Fachzeitschrift Advanced Science. Die Forschung wurde unterstützt von der Imlay Innovation Fund Children ‚ s Healthcare of Atlanta, NextFlex (Flexible Hybrid-Elektronik-Fertigung-Institut), und durch ein seed-Stipendium das Institut für Elektronik und Nanotechnologie an der Georgia Tech. Der monitor wurde untersucht, auf beiden Tiermodellen und Menschen.

Da das Gerät entspricht bis auf die Haut, es verhindert die signal-Probleme, die erstellt werden können, die durch die Bewegung des typischen metal-gel-Elektroden über die Haut. Das Gerät kann auch genaue Signale von einer person, die gehen, laufen oder Treppensteigen.

„Wenn man eine konventionelle Elektrode auf die Brust, die Bewegung von sitzen oder zu Fuß schafft Artefakte, die schwierig sind zu trennen von den Signalen, die Sie Messen wollen“, sagte er. „Da unser Gerät ist soft-und Schutzbeschichtungen, es bewegt sich mit der Haut und enthält Informationen, die nicht gesehen werden kann mit dem motion-Artefakte von herkömmlichen sensoren.“

Die kontinuierliche evaluation mit einem wireless health monitor könnte zur Verbesserung der Einschätzung der Kinder und helfen, ärzte identifizieren Sie trends früher, potenziell Erleichterung eingreifen, bevor ein Zustand fortschreitet, sagte Dr. Kevin Maher, ein pädiatrischer Kardiologe am Children ‚ s Healthcare of Atlanta.

„Die Erzeugung von kontinuierlichen Daten aus den Atemwegen und Herz-Kreislauf-systems ermöglichen könnte, die Anwendung der erweiterten Diagnostik zur frühzeitigen Erkennung von Veränderungen im Gesundheitszustand, ansprechen auf Therapien und die Durchführung von early intervention“ Maher sagte. „Ein Gerät, um buchstäblich jeden Atemzug, den ein Kind braucht, ermöglichen könnte, Früherkennung und intervention vor einer schweren Präsentation einer Krankheit.“

Verwendet in der Heimat, einem tragbaren monitor kann die Veränderungen erkennen, die ansonsten möglicherweise nicht offensichtlich sein, sagte er. In der klinischen Einstellungen für das wireless-Gerät ermöglichen könnte, Kinder zu fühlen, weniger „tethered“ zu den Geräten. „Ich sehe dieses Gerät als eine wichtige Veränderung in der pädiatrischen Gesundheitsversorgung und bin gespannt auf die Partnerschaft mit der Georgia Tech auf dem Projekt“ Maher Hinzugefügt.

Der monitor arbeitet mit drei gold-Elektroden, eingebettet in die film, die auch die elektronische Verarbeitung Ausrüstung. Die gesamte health monitor ist nur drei Zoll im Durchmesser, und eine erweiterte version, die unter Entwicklung wird die Hälfte, dass Größe. Der WLAN-monitor werden jetzt mit Strom versorgt über einen kleinen Akku, aber zukünftige Versionen können ersetzen Sie die Batterie mit einem externen radio-Frequenz-lade-system.

Yeo und seine Kollegen, einschließlich ersten Autor und Postdoc Yun-Kim Soung, den Fokus auf die Pädiatrische Anwendungen, weil die Notwendigkeit des ambulanten monitoring in der Kinder. Jedoch, sich vorstellen Sie, dass der health monitor könnte auch verwendet werden, für andere Patientengruppen, einschließlich ältere Erwachsene an, die auch empfindliche Haut haben. Für Erwachsene, würden weitere Vorteile.

„Der monitor getragen werden konnte, für mehrere Tage, möglicherweise so lange wie zwei Wochen,“ Yeo sagte. „Die Membran ist wasserdicht, so dass ein Erwachsener könnte eine Dusche nehmen, während es zu tragen. Nach Gebrauch die elektronischen Komponenten können recycelt werden.“

Zwei Versionen von dem monitor entwickelt worden. Eine basiert auf medizinisches Klebeband und konzipiert für den kurzfristigen Einsatz in einem Krankenhaus oder einer anderen Pflegeeinrichtung, während der andere verwendet eine weiche elastomer medizinischer film-zugelassen für den Einsatz in der Wundversorgung. Letztere bleiben auf der Haut länger.

„Die Geräte vollkommen trocken sind und nicht erfordern ein gel, um die pick-up-Signale von der Haut,“ Yeo erklärt. „Es ist nichts zwischen der Haut und den ultradünnen sensor, so dass es bequem zu tragen ist.“

Weil der monitor kann getragen werden, für längere Zeit, kann es eine langfristige Aufzeichnung der EKG-Daten hilfreich für das Verständnis Potenzial Herz-Probleme. „Wir nutzen deep learning zum überwachen der Signale während der Vergleich mit Daten aus einer größeren Gruppe von Patienten,“ Yeo sagte. „Wenn eine Anomalie erkannt wird, kann es gemeldet werden drahtlos über ein smartphone oder ein anderes Gerät angeschlossen wird.“

Herstellung von monitor-Schaltung verwendet, Dünnschicht -, Netz-wie Muster der Kupfer, können mit dem flex weiche Substrat. Die chips sind das einzige Teil, das nicht flexibel, aber Sie sind montiert auf den Stamm-isolierte soft-Substrat anstelle von einem traditionellen Kunststoff-platine.

Als nächste Schritte Yeo Pläne zur Verringerung der Größe des Geräts und hinzufügen von Funktionen zu Messen andere gesundheitsbezogene Parameter wie Temperatur, Sauerstoffgehalt im Blut und Blutdruck. Ein wichtiger Meilenstein wäre eine klinische Studie zur Bewertung der Leistung gegenüber konventionellen Gesundheit überwacht.

Für Yeo, wer ist spezialisiert auf nano – und micro-engineering, die Aussicht zu sehen, das Gerät in klinischen Studien — und schliesslich in Kinderkliniken-ein starker Anreiz.

„Es wird ein Traum wahr für mich, um zu sehen, etwas, das wir entwickelt haben, hilfreich sein, jemandem Leid“, sagte er. „Wir alle wollen, um zu sehen, Entwicklungen in Wissenschaft und Technik übersetzt in verbesserte Patientenversorgung.“