Un sensore indossabile altamente sensibile per il monitoraggio cardiorespiratorio potrebbe essere indossato continuamente da pazienti cardiopatici o altri che richiedono un monitoraggio costante.

Il sensore piccolo ed economico, annunciato in Lettere di fisica applicata , si basa su un sistema elettrochimico che coinvolge due forme ioniche di iodio, I- e I3-. Una soluzione contenente queste sostanze elettrolitiche viene posta in una piccola cavità circolare chiusa da un sottile diaframma flessibile, consentendo il rilevamento di movimenti sottili quando posizionato sul torace di un paziente.

Piccoli movimenti che derivano dal battito cardiaco e dalla respirazione fanno sì che il diaframma flessibile sposti la soluzione I-/I3- in un canale stretto nel dispositivo, dove viene rilevata elettrochimicamente da quattro elettrodi di platino.

"Il corpo del sensore è stato fabbricato utilizzando Ecoflex 00-20, che si è rivelato molto morbido, gomma siliconica resistente ed elastica ampiamente utilizzata nella simulazione medica, plantari, e protesi, " ha detto l'autore Yong Xu.

I ricercatori hanno creato uno stampo per la camera circolare e il relativo canale stretto utilizzando la stampa 3D. Una soluzione per creare l'Ecoflex 00-20 è stata versata nello stampo per formare il corpo del sensore ed è stata anche sottoposta a centrifugazione su un disco in rapida rotazione per produrre il sottile diaframma. Dopo che il diaframma e il corpo della camera sono stati uniti insieme, gli investigatori hanno usato una siringa per riempire la camera con la soluzione elettrolitica.

Il dispositivo risultante è largo solo 28 millimetri ed è sicuro per la pelle, in modo che possa essere attaccato direttamente al corpo del paziente. Il dispositivo è stato in grado di rilevare il battito cardiaco con un'elevata sensibilità. È stato raggiunto un rapporto segnale-rumore maggiore di 6:1, che è considerato buono.

La respirazione può essere rilevata da questo dispositivo in due modi diversi. A causa dell'elasticità del sensore, si deforma quando il torace si contrae e si dilata durante la respirazione, funziona come un sensore di deformazione. L'altro modo in cui il sensore rileva la respirazione è dovuto al modo in cui il volume della cavità toracica cambia durante un respiro, modulando il segnale del battito cardiaco. In questo modo, la respirazione viene rilevata indirettamente attraverso i cambiamenti nel battito cardiaco.

Gli autori suggeriscono che il loro sensore potrebbe essere potenzialmente utilizzato per la diagnosi di malattie respiratorie, come il COVID-19, che spesso porta a mancanza di respiro.

"I sintomi nella fase iniziale dell'infezione potrebbero essere sottili, " ha affermato Xu. "I dispositivi indossabili in grado di rilevare con precisione le variazioni respiratorie e cardiovascolari sottili sono di grande interesse soprattutto durante l'attuale pandemia".