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Sensore simile alla pelle mappa i livelli di ossigeno nel sangue in qualsiasi parte del corpo

Un nuovo sensore costituito da una serie alternata di diodi a emissione di luce e fotorivelatori stampati in grado di rilevare i livelli di ossigeno nel sangue in qualsiasi parte del corpo. Il sensore emette luce rossa e infrarossa nella pelle e rileva il rapporto tra la luce riflessa all’indietro.

Un nuovo dispositivo potrebbe tracciare l’ossigenazione delle ferite in via di guarigione in tempo reale

Berkeley – Le ferite non possono guarire senza un costante afflusso di un ingrediente chiave del sangue: l’ossigeno.

Un nuovo sensore flessibile sviluppato dagli ingegneri dell’Università della California, a Berkeley, può mappare i livelli di ossigeno nel sangue su vaste aree di pelle, tessuti e organi, dando potenzialmente ai medici un nuovo modo per monitorare le ferite in via di guarigione in tempo reale.

“Quando senti il ??vocabolo saturimetro, ti vengono in mente i sensori di ossigeno del sangue, i sensori rigidi e ingombranti delle dita”, ha detto Yasser Khan, studente laureato in ingegneria elettronica e informatica presso l’UC Berkeley. “Volevamo staccare da quello, e mostrare che l’ossimetro può essere leggero, sottile e flessibile.”

Il sensore, descritto questa settimana su PNAS, è fatto di elettronica organica stampata su plastica pieghevole che si adatta ai contorni del corpo. A differenza dei saturimetri delle dita, è in grado di rilevare i livelli di ossigeno nel sangue a nove punti in una griglia e può essere posizionato ovunque sulla pelle. Potrebbe essere potenzialmente utilizzato per mappare l’ossigenazione degli innesti cutanei o per guardare attraverso la pelle per monitorare i livelli di ossigeno negli organi trapiantati, dicono i ricercatori.

“Tutte le applicazioni mediche che utilizzano il monitoraggio dell’ossigeno potrebbero beneficiare di un sensore indossabile”, ha detto Ana Claudia Arias, professore di ingegneria elettronica e informatica presso l’UC Berkeley. “I pazienti con diabete, malattie respiratorie e persino apnea notturna possono usare un sensore indossato ovunque per monitorare i livelli di ossigeno nel sangue 24 ore su 24, 7 giorni su 7“.

Gli ossimetri esistenti utilizzano diodi emettitori di luce (LED) per illuminare la luce rossa e vicina all’infrarosso attraverso la pelle e quindi rilevare quanta luce arriva dall’altra parte. Il sangue rosso ricco di ossigeno assorbe più luce infrarossa, mentre il sangue più scuro e povero di ossigeno assorbe più luce rossa. Osservando il rapporto tra luce trasmessa, i sensori possono determinare la quantità di ossigeno presente nel sangue.

Questi ossimetri funzionano solo su aree del corpo parzialmente trasparenti, come i polpastrelli o i lobi delle orecchie, e possono misurare solo i livelli di ossigeno nel sangue in un singolo punto del corpo.

“Le regioni spesse del corpo, come la fronte, le braccia e le gambe, passano a malapena la luce visibile o vicino all’infrarosso, il che rende davvero difficile la misurazione dell’ossigenazione in queste parti”, ha detto Khan.

Nel 2014, Arias e un team di studenti laureati hanno dimostrato che i LED organici stampati possono essere utilizzati per creare ossimetri sottili e flessibili per la punta delle dita o per i lobi delle orecchie. Da allora, hanno spinto ulteriormente il loro lavoro, sviluppando un modo per misurare l’ossigenazione nei tessuti usando la luce riflessa piuttosto che la luce trasmessa. La combinazione delle due tecnologie consente loro di creare il nuovo sensore indossabile in grado di rilevare i livelli di ossigeno nel sangue in qualsiasi parte del corpo.

Il nuovo sensore è costituito da una serie di LED organici alternati a infrarossi e rossi e da fotodiodi organici stampati su un materiale flessibile. Il team ha utilizzato il sensore per monitorare i livelli complessivi di ossigeno nel sangue sulla fronte di un volontario che respirava aria con concentrazioni di ossigeno progressivamente più basse – simile al salire in altitudine – e ha scoperto che corrispondeva a quelli che utilizzavano un normale ossimetro da punta delle dita. Hanno anche usato il sensore per mappare i livelli di ossigeno nel sangue in una griglia tre per tre sull’avambraccio di un volontario che indossava un polsino.

“Dopo il trapianto, i chirurghi vogliono misurare come tutte le parti di un organo stanno ricevendo ossigeno”, ha detto Khan. “Se si dispone di un sensore, è necessario spostarlo per misurare l’ossigenazione in diverse posizioni: con un array, è possibile sapere subito se c’è un punto che non sta guarendo correttamente”.

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