Parche de ECG sin batería permite la monitorización continua de arritmias

La monitorización continua del electrocardiograma (ECG) facilita la detección precoz de arritmias y permite una intervención oportuna; sin embargo, muchos dispositivos portátiles dependen de baterías voluminosas que interrumpen la atención médica cuando se agotan. El mantenimiento de las baterías también limita la adherencia a largo plazo y aumenta el tamaño del dispositivo, lo que reduce la comodidad de los pacientes en diferentes entornos asistenciales.

Por lo tanto, un suministro de energía fiable y respetuoso con el cuerpo constituye una barrera fundamental para la monitorización fisiológica a gran escala. Para abordar este desafío, los ingenieros han desarrollado un sistema de ECG sin batería, adaptable a la piel, que funciona utilizando energía obtenida de otras partes del cuerpo.

SkinECG, creado en la Universidad Nacional de Seúl, es un parche hidrocoloide adherente a la piel que integra una placa de circuito flexible y un chip semiconductor personalizado para la detección del ECG. El sistema obtiene energía de una red de recolección de energía ortogonal (O-EHN), que combina la energía de uno o más recolectores colocados en el cuerpo y la transfiere de forma inalámbrica a un sensor montado en el pecho. En lugar de irradiar energía a través del aire, utiliza transferencia de energía acoplada al cuerpo para guiar la energía a lo largo de la piel, mientras que canales de frecuencia distintos limitan la interferencia entre múltiples recolectores.

El diseño resuelve la discrepancia de larga data entre los sitios óptimos para la recolección de energía y los sitios ideales para la adquisición de bioseñales. La energía puede recolectarse en áreas expuestas, como el brazo o la pierna, y enviarse al pecho sin cables ni baterías. La energía acoplada al cuerpo se mantiene en niveles comparables a la exposición electromagnética ambiental cotidiana, lo que favorece la seguridad humana y mantiene una recepción estable en el sensor.

Las demostraciones combinaron un módulo basado en células solares con un parche colocado en el pecho para lograr mediciones de ECG sin batería. Esta arquitectura reduce las limitaciones en cuanto al número y la ubicación de los recolectores de energía y sigue siendo compatible con los componentes comerciales de recolección de energía existentes, lo que permite un uso más amplio en dispositivos portátiles.

Los investigadores señalan que este enfoque es extensible a la detección de electromiografía (EMG) y electroencefalografía (EEG) y también podría servir de base para futuras soluciones de energía implantables y portátiles. El trabajo, realizado en colaboración con investigadores de la Universidad de Tokio y la Universidad Nacional de Singapur, se publicó en Science Advances .

“En los sistemas de salud portátiles, existía una limitación fundamental: las ubicaciones óptimas para captar la energía ambiental y para medir las señales fisiológicas eran diferentes. Este estudio resuelve ese problema al permitir la transferencia inalámbrica de energía a lo largo de la superficie del cuerpo humano”, afirmó Jerald Yoo, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Nacional de Seúl.

"Al limitar la potencia suministrada al cuerpo humano a niveles comparables a los de la vida cotidiana, diseñamos el sistema pensando en la seguridad del usuario, a la vez que demostramos un suministro de energía estable a los sensores de ECG sin necesidad de baterías voluminosas. Este enfoque puede extenderse a plataformas multimodales de atención médica digital capaces de operar diversos sensores de bioseñales, como EMG y EEG, así como a tecnologías más amplias de suministro de energía para dispositivos portátiles", afirmó el profesor Yoo.

Enlaces relacionados
Universidad Nacional de Seúl