Inovațiile dispozitivelor cu senzori de monitorizare continuă și neintruzivă a sănătății

Într-o recenzie publicată în Communications Materials, cercetătorii au discutat despre progresele recente și barierele în dezvoltarea unui corp digital conectat prin intermediul unei rețele de senzori purtabili și bio-interfețe. Ei au subliniat, de asemenea, necesitatea ecosistemelor de dispozitive holistice pentru monitorizarea cuprinzătoare și pe termen lung a sănătății.

Context

Progresele în senzorii de piele neinvazivi, cum ar fi electronica epidermală, oferă perspective noi prin captarea fluidelor și oferirea unor proprietăți fizice unice, permițând detectarea mai sofisticată dincolo de metodele tradiționale. Acești senzori includ capacități biochimice și biofizice, permițând măsurarea markerilor precum cortizolul și obținerea de informații despre stresurile fiziologice. Transpunerea acestor inovații din laborator în utilizarea clinică sau la domiciliu se confruntă cu provocări legate de material și interfață, de integrare și de adopție.

Provocări legate de materiale și interfață

Dispozitivele bio-interfețe purtabile se confruntă cu provocări fundamentale, în special atunci când sunt atașate aderent pe piele, cum ar fi durata limitată de funcționare datorită regenerării epidermale și potențialului disconfort al utilizatorului. Diverse clase de dispozitive sunt utilizate comun: (a) dispozitive convenționale tip "brick and strap", (b) electronica epidermală cu atașare adezivă la piele, și (c) un hibrid care combină dispozitive epidermale adeziv cuplate cu electronice reutilizabile atașate magnetic.

Provocări de integrare

Integrarea dispozitivelor purtabile afectează confortul, stabilitatea și performanța senzorilor. Nevoia de o sursă de alimentare de mare putere este identificată ca o provocare majoră, limitând funcționarea continuă a dispozitivelor. Bateriile tradiționale oferă timpi limitați de funcționare (1-2 zile) pentru dispozitivele de înaltă fidelitate, multimodale, necesitând reîncărcare frecventă și afectând retenția utilizatorilor.

Provocări de adopție

Acceptarea de către utilizatori este un aspect critic al impactului dispozitivelor purtabile, cu factori precum confidențialitatea, purtabilitatea, ușurința în utilizare, acuratețea datelor și valoarea percepută influențând ratele de retenție.

Exemple de dispozitive purtabile cronice multimodale

Forma biosimbiotică reprezintă o clasă interesantă de dispozitive purtabile. Acestea captează semnale biosignale de înaltă fidelitate continuu, fără întrerupere. Dispozitivele se atașează epidermal prin structuri moi de plasă, conformându-se corpului fără adezivi, permițând utilizarea extinsă pe săptămâni.

Concluzie

Interfețele purtabile de înaltă fidelitate pentru piele oferă perspective avansate, dar implementarea lor de succes necesită progrese cheie în materiale pentru utilizare cronică. Strategiile care implică materiale precum hidrogelurile și substraturile ultra-subțiri cu interfețe de impedanță scăzută permit atașarea fără cusur la piele, susținând interfețe de înaltă fidelitate continue pe parcursul săptămânilor.

Adopția pe scară largă a dispozitivelor depinde de crearea de abordări la nivel de sistem fără compromis, conectând diferite tipuri de interfețe, cadrul temporal de aplicare și aspectele de comunicare, calcul și strategii de alimentare.

Tehnologii precum transferul de energie fără fir, rețelele mesh cu consum redus de energie și calculul neural pot facilita diseminarea mai rapidă a acestei clase de dispozitive.

În general, aceste progrese dețin un potențial mare pentru impactul asupra speranței de viață și sănătății populației, în special prin îmbunătățirea detectării și tratamentului bolilor cardiace.