Een zeer gevoelige draagbare sensor voor cardiorespiratoire bewaking kan mogelijk continu worden gedragen door hartpatiënten of anderen die constante bewaking nodig hebben.

De kleine en goedkope sensor, aangekondigd in Technische Natuurkunde Brieven , is gebaseerd op een elektrochemisch systeem met twee ionische vormen van jodium, I- en I3-. Een oplossing die deze elektrolytstoffen bevat, wordt in een kleine ronde holte geplaatst die is afgedekt met een dun flexibel diafragma, waardoor subtiele bewegingen kunnen worden gedetecteerd wanneer deze op de borst van een patiënt worden geplaatst.

Kleine bewegingen die voortkomen uit de hartslag en ademhaling zorgen ervoor dat het flexibele diafragma de I-/I3-oplossing in een smal kanaal in het apparaat beweegt, waar het elektrochemisch wordt gedetecteerd door vier platina-elektroden.

"De sensorbehuizing is vervaardigd met Ecoflex 00-20, die bewezen heeft een zeer zachte, sterk en rekbaar siliconenrubber dat veel wordt gebruikt in medische simulatie, steunzolen, en protheses, " zei auteur Yong Xu.

De onderzoekers creëerden een mal voor de ronde kamer en het bijbehorende smalle kanaal met behulp van 3D-printen. Een oplossing om Ecoflex 00-20 te maken werd in de mal gegoten om het lichaam van de sensor te vormen en werd ook spin-coated op een snel roterende schijf om het dunne diafragma te produceren. Nadat het diafragma en het kamerlichaam aan elkaar waren gehecht, de onderzoekers gebruikten een spuit om de kamer te vullen met de elektrolytoplossing.

Het resulterende apparaat is slechts 28 millimeter breed en is huidveilig, zodat het direct aan het lichaam van de patiënt kan worden bevestigd. Het apparaat was in staat om de hartslag met hoge gevoeligheid te detecteren. Er werd een signaal-ruisverhouding van meer dan 6:1 bereikt, wat als goed wordt beschouwd.

Ademhaling kan door dit apparaat op twee verschillende manieren worden gedetecteerd. Vanwege de rekbaarheid van de sensor, het vervormt wanneer de borstkas samentrekt en uitzet tijdens het ademen, functioneert als reksensor. De andere manier waarop de sensor ademhaling detecteert, is te wijten aan de manier waarop het volume van de borstholte verandert tijdens een ademhaling, moduleren van het hartslagsignaal. Op deze manier, ademhaling wordt indirect gedetecteerd door veranderingen in de hartslag.

De auteurs suggereren dat hun sensor mogelijk kan worden gebruikt voor de diagnose van luchtwegaandoeningen, zoals COVID-19, wat vaak leidt tot kortademigheid.

"Symptomen in het vroege stadium van infectie kunnen subtiel zijn, "Zei Xu. "Draagbare apparaten die in staat zijn tot nauwkeurige detectie van subtiele ademhalings- en cardiovasculaire variaties zijn van groot belang, vooral tijdens de huidige pandemie."