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TECNOLOGÍA. Desarrollan parches e-Salud ultrafinos para monitorear nuestra salud

 

Fotografía del sistema piezoeléctrico tipo lámina. Es posible realizar un biomonitoreo preciso sin que nadie se dé cuenta; el sistema de hoja ultrafina y suave se da cuenta de la fijación del dispositivo a la piel. Fuente: Universidad de Osaka

Investigadores de la Universidad de Osaka y JOANNEUM RESEARCH desarrollan parches de e-salud ultrafinos y autoamplificados que pueden controlar el pulso y la presión arterial de un usuario, lo que puede conducir a nuevos dispositivos flexibles de recolección de energía basados ​​en el movimiento.

Los científicos de la Universidad de Osaka, en cooperación con JOANNEUM RESEARCH (Weiz, Austria), introdujeron parches de monitoreo de salud inalámbricos que utilizan nanogeneradores piezoeléctricos integrados para alimentarse con energía biomecánica recolectada. Este trabajo puede conducir a nuevos sensores de salud autónomos, así como a dispositivos electrónicos portátiles sin batería.

A medida que la tecnología portátil y los sensores inteligentes se vuelven cada vez más populares, el problema de proporcionar energía a todos estos dispositivos se vuelve más relevante. Si bien los requisitos de energía de cada componente pueden ser modestos, la necesidad de cables o incluso baterías se vuelve onerosa e inconveniente. Es por eso que se necesitan nuevos métodos de recolección de energía. Además, la capacidad de los monitores de salud integrados para utilizar el movimiento ambiental tanto para encender como para activar los sensores ayudará a acelerar su adopción en los consultorios médicos.

Sistema piezoeléctrico de hoja con funciones de autogeneración y almacenamiento (Imagen de un sistema integrado) Fuente: Universidad de Osaka

Ahora, un equipo internacional de investigadores de Japón y Austria ha inventado nuevos parches ultraflexibles con un polímero ferroeléctrico que no solo pueden detectar el pulso y la presión arterial de un paciente, sino que también se alimentan de los movimientos normales. La clave fue comenzar con un sustrato de solo una micra de espesor. Usando un fuerte campo eléctrico, los dominios cristalinos ferroeléctricos en un copolímero se alinearon de modo que la muestra tuviera un gran momento dipolar eléctrico. 

Basado en el efecto piezoeléctrico, que es muy eficiente para convertir el movimiento natural en pequeños voltajes eléctricos, el dispositivo responde rápidamente a los cambios de tensión o presiónEstos voltajes se pueden convertir en señales para los sensores médicos o para recolectar directamente la energía. Los parches e-salud pueden emplearse como parte de la detección de enfermedades relacionadas con el estilo de vida, como trastornos cardíacos.

Los autores estiman que los parches multicapa pueden recolectar hasta 200 milijulios por día a partir de movimientos biomecánicos si se colocan en articulaciones, como rodillas o codos. Esto es suficiente para controlar los parámetros cardiovasculares varias veces al día. Y los parches son tan delgados que apenas son perceptibles, lo que hace que un mal necesario para muchos pacientes, el control diario de la salud, sea menos desagradable.

Los módulos de biomonitoreo adicionales permiten otras funciones, como la comunicación inalámbrica con un teléfono inteligente o un ordenador.

Fuente: “Imperceptible energy harvesting device and biomedical sensor based on ultraflexible ferroelectric transducers and organic diodes” by Andreas Petritz, Esther Karner-Petritz, Takafumi Uemura, Philipp Schäffner, Teppei Araki, Barbara Stadlober and Tsuyoshi Sekitani, 23 April 2021, Nature CommunicationsDOI: 10.1038/s41467-021-22663-6

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