НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Современные технологии материаловедения и производства предоставляют разнообразные возможности для инноваций в области медицинских датчиков. Многопрофильная команда из Техасского университета (Остин) разработала и протестировала гибкую, удобную, долговечную пьезоуправляемую татуировку для носимой электроники (e-tattoo), которую можно наносить на кожу, и она собирает данные, связанные со здоровьем сердца, двумя способами.

Во-первых, e-tatto фиксирует хорошо известные показания электрокардиографа (ЭКГ). Во-вторых, одновременно, с временной корреляцией, она также обеспечивает получение менее известных показаний сейсмокардиографа (СКГ). СКГ является мерой вибрации грудной клетки, связанной с сердцебиением, и предоставляет дополнительную информацию. В сочетании с данными ЭКГ это помогает оценить точность показаний электрокардиографии.

«Мы можем получить гораздо более глубокое представление о здоровье сердца благодаря синхронному сбору данных из обоих источников», - отметил руководитель проекта Наньшу Лу, доцент кафедры аэрокосмической техники и инженерной механики и биомедицинской инженерии.

Электронная татуировка из фторопласта поливинилиденфторида, пьезоэлектрического полимера, дистанционно питается от смартфона. Команда исследователей утверждает, что это первая ультратонкая и «растягиваемая» технология для измерения ЭКГ и СКГ. До нее сенсорные датчики изготавливались из нерастягивающихся материалов, что делало их громоздкими и неудобными для ношения в течение коротких периодов времени. E-tatto можно носить в течение нескольких дней, обеспечивая постоянный мониторинг сердечного ритма, что является основным преимуществом по сравнению с краткими, «у врача» подключениями и показаниями.

Воспринимающая пластинка состоит из пленки поливинилиденфторида (PVDF) толщиной 28 мкм с Cu-Ni-электродами толщиной 80 нм на верхней и нижней поверхностях. Этот пьезоэлектрический полимер был структурирован в змеевидную сетку механическим режущим плоттером до окончательного размера сетки 38,1 мм × 18,1 мм. Чтобы протестировать саму e-tatto и установить базовые характеристики для приложенного напряжения в зависимости от результирующей деформации, исследователи использовали нагрузочную рамку и приборы для испытания на растяжение (рисунки a и b).

Проект включал в себя нечто большее, чем просто изготовление датчика и прикрепление его в области груди человека. Пьезоэлектрические датчики подвержены нежелательным артефактам движения (которые выглядят как шум), поэтому команда свела их к минимуму, используя пару одинаковых татуировок, расположенных рядом друг с другом, а затем, глядя на разницу их показаний, фактически отфильтровала синфазный сигнал (рисунки c и d).

Даже размещение электронной татуировки является проблемой, поэтому команда нарисовала на груди взрослого мужчины случайную спекл-структуру и использовала пару камер, установленных под углом в 30 градусов, чтобы захватить поверхность груди в течение 16 секунд с частотой кадров 500 Гц. Три независимых PVDF e-tatto были прикреплены в разных местах на груди, чтобы определить оптимальное расположения датчика ЭКГ/СКГ.

Полную информацию о проекте, включая обоснование, принципы, материалы, изготовление, электрические схемы, испытание механизмов, осциллограммы, алгоритмы обработки и анализа результатов, содержатся в статье «Ультратонкая и эластичная электронная татуировка на груди для измерения электрокардиограммы, сейсмокардиограммы и интервалов времени сердца», опубликованных в Advanced Science (Wiley).

 

Ссылки по теме:

1. Высокочувствительный пьезоэлектрический датчик из пленки PVDF для мониторинга дыхания и сердцебиения.
2. Датчики из ПВДФ контролируют сон с устройствами Apple.