Sensori medicali da indossare tutti i giorni

Conosciamo tutti gli orologi intelligenti, ma che dire dei vestiti intelligenti? Possono essere abbastanza accurati per consentire ai medici di monitorare quotidianamente i propri pazienti cronici? E possono essere alla moda e confortevoli allo stesso tempo? Si, è possibile. Basta pensare al recente prototipo della prima t-shirt con taglio morbido di classe medicale con Ecg, sviluppata presso il centro Holst/imec.

Orologio o T-shirt intelligente?

La tecnologia indossabile che misura i parametri corporei (battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca, temperatura corporea, livelli di attività) è diventata sempre più popolare negli ultimi anni. Fra le diverse tecnologie indossabili, il braccialetto o l’orologio intelligente costituiscono la piattaforma più popolare per l’uso nel campo del fitness. Quest’ultimo potrebbe misurare il battito cardiaco e il livello di attività, e di conseguenza il consumo energetico dell’utente. Tuttavia, il suo utilizzo in applicazioni medicali presenta diversi inconvenienti, come la presenza di modalità limitate di misura dei bio-segnali. Ad esempio, il suo fattore di forma non consente la misura dell’elettrocardiogramma, è disponibile solo la rilevazione del battito cardiaco. Inoltre, esso è particolarmente soggetto al movimento della mano, che degraderà di molto la qualità del segnale. D’altra parte, un abito intelligente costituisce la piattaforma ideale, dato che le persone coprono la maggior parte del proprio corpo con vestiti pressoché in ogni occasione. Di conseguenza, l’area di misura non è limitata a specifiche parti del corpo, e può essere usata in ogni momento in ogni luogo.

Magliette intelligenti a compressione 

Gli abiti dotati di sensori che sono attualmente presenti sul mercato si concentrano principalmente su applicazioni sportive e per il fitness. Gran parte di queste magliette a compressione misurano il battito cardiaco e l’accelerazione del corpo, e inviano i dati allo smartphone. Alcuni di loro tuttavia misurano anche l’elettrocardiogramma o la frequenza respiratoria. La sfida principale per l’abito intelligente consiste nell’avere una foggia comoda, pur offrendo una buona qualità del segnale. Con l’attuale tecnologia con elettrodo secco, è possibile ottenere una buona qualità del segnale solo quando la maglietta è molto aderente alla pelle. Questo è il motivo per cui l’uso dell’elettrodo secco è possibile solo quando la maglietta è molto aderente alla pelle. Ecco perché i sensori sono integrati nelle magliette con formato a compressione e sono usati solo nelle applicazioni sportive.

Una T-shirt per Ecg con taglia comoda

All’Holst Centre/imec in Olanda, stiamo sviluppando capi di abbigliamento intelligenti che sono in grado di fornire dati di tipo medico in abiti di taglia comoda che si indossano ogni giorno. La T-shirt può monitorare diversi segnali biologici come l’elettrocardiogramma, la reale respirazione e le attività svolte, ed estrarre le informazioni come il battito cardiaco, la variabilità della frequenza cardiaca, la frequenza di respirazione, il volume di aria respirata e le calorie bruciate. Essa condivide i dati e le informazioni sul Cloud attraverso uno smartphone, un tablet o un Pc. La T-shirt combina la nostra tecnologia flessibile di tessuto intelligente e l’elettronica miniaturizzata con consumi ultra-bassi.

Elettronica miniaturizzata e a basso consumo 

L’elettronica miniaturizzata a consumi ultra-ridotti è integrata nel fattore di forma di una SD card estesa. L’elettronica contiene il chip di acquisizione dati multi-sensore ad elevata accuratezza e a consumi ultra-ridotti di imec, che è in grado di misurare 3 canali di elettrocardiogramma, 2 canali di bioimpedenza e 1 canale di accelerazione. Con i segnali ottenuti, i suoi processori embedded possono estrarre e calcolare le caratteristiche in base all’algoritmo robusto di elaborazione dei segnali di imec. Il modulo elettronico ha dimensioni complessive di appena 1,5 x 2 x 0,2 cm e pesa solo 7 grammi inclusa la batteria. È estremamente piccolo e leggero, di modo che l’utente non possa notare la presenza dell’elettronica, diversamente da altri prodotti sul mercato. Inoltre il consumo di potenza dell’elettronica è molto basso, il che consente di monitorare in continuazione la persona che lo indossa, senza dover ricaricare la batteria. Questa caratteristica renderà possibili le applicazioni medicali che richiedono il monitoraggio per periodi di tempo più lunghi rispetto alle applicazioni sportive.

Una tecnologia di interconnessione unica 

La nostra tecnologia di interconnessione flessibile e allungabile preserva le proprietà originali del tessuto. In altri termini, le t-shirt rimangono flessibili, allungabili, traspirabili, leggere e lavabili. Essa fornisce anche la più completa libertà nel posizionare i sensori, gli attuatori e l’elettronica, per assicurare la massima qualità dei dati. Una parte importante della ricerca è dedicata allo studio delle posizioni migliori per gli elettrodi. La posizione migliore è quella che combina una buona qualità dei dati con una vestibilità comoda. Gli elettrodi usati sono elettrodi secchi al Ag/AgCl. Di conseguenza non è richiesto il gel per realizzare un buon contatto con il corpo. È presente un’altezza aggiuntiva nell’area dell’elettrodo per avere un contatto migliore con la pelle, pur mantenendo una vestibilità comoda. Tutti i passaggi per produrre i nostri abiti intelligenti, inclusa la tecnologia di laminazione e di interconnessione, sono pienamente compatibili con la maggior parte dei processi di produzione dei materiali e con i processi convenzionali di fabbricazione dei tessuti.

Un buon monitoraggio convenzionale 

Attualmente, le t-shirt sono state testate con volontari in salute che non presentano alcuna patologia cardiaca o polmonare. Indossando le t-shirt, i biosegnali di chi le indossava esano registrati e inviati al Cloud per essere ulteriormente elaborati. Dopo aver applicato le tecniche di elaborazione dei segnali, è possibile ottenere caratteristiche quali il battito cardiaco e la variabilità delle pulsazioni cardiache dall’elettrocardiogramma, e la frequenza e il volume di respirazione dal sensore di bioimpedenza. I dati acquisiti presentano risultati con un’elevata correlazione con i dispositivi di riferimento, il che significa che il nostro accessorio intelligente può sostituire i dispositivi esistenti con un migliore confort e un monitoraggio più adeguato nel lungo termine.

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