Forskare har designat en ny bröstlaminerad, ultratunn, 100 procent töjbar elektronisk avkänningsanordning för hjärtat (e-tatuering) för att övervaka hjärtfunktioner. Enheten kan mäta EKG, SCG (seismokardiogram) och hjärttidsintervall exakt och kontinuerligt under längre tid för att övervaka blod tryck.
Hjärt- och kärlsjukdom(ar) är den vanligaste dödsorsaken i världen. Övervakning funktion av vårt hjärta kan i viss mån hjälpa till att förebygga hjärtsjukdomar. EKG-testet (elektrokardiogram) mäter vårt hjärtas elektriska aktivitet genom att mäta hjärtfrekvens och rytm för att tala om för oss om vårt hjärta fungerar normalt. Ett annat test som kallas SCG (seismokardiografi) är en accelerometersensorbaserad metod som används för att registrera mekaniska hjärtvibrationer genom att mäta bröstvibrationer orsakade av hjärtslag. SCG blir allt viktigare på kliniken som en extra åtgärd tillsammans med EKG för att övervaka och fastställa hjärtavvikelser med förbättrad noggrannhet och tillförlitlighet.
Bärbara enheter som fitness- och hälsospårare är nu ett lovande och populärt alternativ för att övervaka vår hälsa. För övervakning av hjärtfunktioner finns få mjuka apparater som mäter EKG. SCG-sensorer som finns tillgängliga idag är dock baserade på styva accelerometrar eller icke-töjbara membran som gör dem skrymmande, opraktiska och obekväma att bära.
I en ny studie publicerad den 21 maj i Avancerad vetenskap, beskriver forskare en ny enhet som kan lamineras på ens bröst (därav kallad som en e-tatuering) och övervaka hjärtfunktioner genom att mäta EKG, SCG och hjärttidsintervall. Denna unika enhet är ultratunn, lätt, töjbar och den kan placeras över ens hjärta utan behov av tejp under långa varaktigheter utan att orsaka smärta eller obehag. Enheten är gjord av ett serpentinnät av kommersiellt tillgängliga ark av piezoelektrisk polymer som kallas polyvinylidenfluorid genom att använda en enkel, kostnadseffektiv tillverkningsmetod. Denna polymer har en unik egenskap att generera elektrisk laddning som svar på en mekanisk påkänning.
För att vägleda den här enheten kartlägger en 3D-bildkorrelationsmetod bröstets rörelse som härrör från andning och hjärtrörelser. Detta hjälper till att hitta den optimala avkänningsplatsen för bröstvibrationer för att montera enheten. Den mjuka SCG-sensorn är integrerad med töjbara guldelektroder på en enda enhet som skapar en dubbellägesenhet som synkront kan mäta EKG och SCG genom att använda elektro- och akustisk kardiovaskulär avkänning (EMAC). EKG används rutinmässigt för att övervaka ens hjärta, men i kombination med SCG-signalinspelningar förbättras dess noggrannhet. Genom att använda denna EMAC-sensor och utföra synkrona mätningar kan olika hjärttidsintervall framgångsrikt extraheras inklusive systoliskt tidsintervall. Och det sågs att systoliskt tidsintervall har en robust negativ korrelation med blodtryck, så att slag-till-slag blodtryck kan uppskattas med denna enhet. Starka korrelationer sågs mellan systoliskt tidsintervall och det systoliska/diastoliska blodtrycket. En smartphone driver den här enheten på distans.
Den innovativa bröstmonterade enheten som beskrivs i den aktuella studien ger en enkel mekanism för att övervaka blodtrycket kontinuerligt och icke-invasivt. Denna enhet är en ultratunn, ultralätt, mjuk, 100 procent töjbar mekano-akustisk sensor som har hög känslighet och lätt kan tillverkas. Sådana wearables som kan bäras för att övervaka hjärtfunktioner utan att behöva besöka doktorn kan vara lovande för att förebygga hjärtsjukdomar.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Ha T. et al. 2019. En bröstlaminerad ultratunn och töjbar E-tatuering för mätning av elektrokardiogram, seismokardiogram och hjärttidsintervall. Avancerad vetenskap. https://doi.org/10.1002/advs.201900290
