Antena extensible permite monitoreo fiable del ECG durante el movimiento

Los monitores de salud portátiles a menudo pierden rendimiento inalámbrico cuando las personas se doblan, se estiran o sudan, lo que socava la captura continua de datos. Esta inestabilidad dificulta su uso clínico para la monitorización fisiológica de larga duración durante la vida diaria, la rehabilitación y el ejercicio. La conectividad fiable es esencial cuando los médicos dependen de flujos de electrocardiogramas y signos vitales en tiempo real fuera de entornos controlados.

Para ayudar a abordar este desafío, los investigadores han desarrollado una antena blanda y extensible, diseñada para permanecer sintonizada y comunicarse de forma estable incluso mientras el cuerpo se mueve.

Desarrollada en la Universidad Estatal de Pensilvania con colaboradores internacionales, la antena de radiofrecuencia extensible está pensada para enlaces inalámbricos utilizados por Bluetooth y sistemas similares, y también puede recolectar energía de radiofrecuencia ambiental para alimentar componentes. El trabajo se publicó en Nature Communications. El diseño aborda el desajuste habitual entre sensores flexibles y antenas rígidas que altera la calidad de la señal durante el movimiento.

La antena está fabricada con diminutas partículas de metal líquido dispersas en Ecoflex, un elastómero blando similar al caucho. Una abertura en forma de cruz en el centro de la disposición circular guía la trayectoria interna de la señal para que los cambios de forma no simplemente alarguen el recorrido y desajusten el dispositivo. En las pruebas, la antena mantuvo una estabilidad funcional cuando se estiró en múltiples direcciones hasta un 45%, limitando los desplazamientos de frecuencia que normalmente interrumpen la conectividad.

Dos demostraciones evaluaron el rendimiento práctico. En una de ellas, la antena recolectó ondas de radio y generó suficiente electricidad para encender un pequeño LED mientras se estiraba alrededor de un 30% en diferentes direcciones; una antena extensible convencional perdió una salida de energía estable tras aproximadamente un 5% de deformación.

En una segunda, una versión relacionada integrada en una camiseta inteligente con electrodos de electrocardiograma y un sistema Bluetooth de bajo consumo transmitió señales de electrocardiograma estables desde aproximadamente 6 pies hasta más de 300 pies. El sistema siguió adquiriendo señales reconocibles de electrocardiograma, frecuencia cardíaca y aceleración durante elevaciones de brazos, estiramientos de la parte superior del cuerpo y una carrera al aire libre desde más de 300 pies hacia el receptor.

Los investigadores señalaron oportunidades inmediatas en el ámbito sanitario, donde una comunicación resistente al movimiento podría apoyar una monitorización portátil más continua y fiable durante la actividad diaria, el ejercicio o la rehabilitación.

“La aplicación médica es nuestra máxima prioridad, porque vemos el gran potencial que esto tiene para monitorizar la salud humana”, dijo Huanyu “Larry” Cheng, catedrático memorial James L. Henderson Jr. de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica en la Universidad Estatal de Pensilvania y autor correspondiente del estudio.

“La aplicación práctica requerirá el uso real de la antena en la detección y la integración del sistema. Aquí, la demostración muestra que podemos lograr esta integración para que la energía pueda recolectarse y los datos puedan transmitirse”, dijo Cheng.

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Universidad Estatal de Pensilvania