Sudar por la salud: Parches de sensores como rastreadores de fitness

El parche electrónico genera datos muy precisos, enviados directamente y en tiempo real a un smartphone acoplado

30.07.2020 - Alemania

El proyecto Eurostars XPatch está desarrollando un sistema de sensores flexible que puede rastrear información bioquímica en tiempo real. El consorcio internacional está trabajando en una nueva generación de parches de diagnóstico que controlan el sudor de los atletas de alto rendimiento para obtener información médica segundo a segundo sobre su estado cardiovascular. Como parte del proyecto, el Fraunhofer IZM está trabajando en los conceptos de suministro de energía, comunicación e integración de sistemas para el monitor de fitness flexible y autónomo.

Mantenerse activo significa mantenerse sano, y no sólo en tiempos de cuarentenas y cierres. Cada vez más personas físicamente activas quieren saber qué es lo que sus esfuerzos atléticos están haciendo por sus cuerpos y qué ejercicios pueden ser beneficiosos o incluso perjudiciales para ellos. El proyecto científico internacional XPatch ha reunido a expertos en biosensores para diseñar un parche con microelectrónica especializada para el mercado de la aptitud física y la tecnología médica que pueda capturar y visualizar exactamente estos datos en los dispositivos móviles.

¿Cómo podría un parche sobrecargado con electrónica avanzada funcionar como un rastreador de fitness? El diminuto monitor de salud incluye una antena y circuitos integrados para la comunicación inalámbrica con un dispositivo Bluetooth, una microbatería flexible para el funcionamiento autónomo, el circuito analógico necesario y los componentes de gestión de la energía. Los especialistas en microelectrónica del Instituto Fraunhofer de Fiabilidad y Microintegración IZM han desarrollado la tecnología de embalaje e integración necesaria para encajar todos los minúsculos biosensores y la electrónica en un parche flexible que es adecuado para su uso en el atletismo activo. En total, el parche y sus componentes están diseñados para tener menos de un milímetro de espesor.

XPatch es un módulo biocompatible y flexible, que se lleva directamente sobre la piel. Esto requería una elección de material suave y estirable, como el poliuretano y el silicio. Como la electrónica está incrustada en ese material, los componentes están totalmente protegidos y nunca en contacto directo con la piel desnuda. Los finos chips de los sensores bioquímicos del parche son donde ocurre la magia: Se colocan en la superficie del parche, donde se mantienen cerca de la piel. Una pequeña abertura en el sustrato permite que el análisis del sudor funcione. Un minúsculo trozo de tela se integra en el espacio vacío detrás del chip y captura el sudor del portador. El sensor incorporado en el chip analiza esta muestra y empuja los datos resultantes en tiempo real a un dispositivo, donde el usuario puede visualizar la información y utilizar los conocimientos para mejorar su estado físico.

Esto puede utilizarse para analizar el sudor de los atletas y mostrar los datos resultantes inmediatamente y en tiempo real en dispositivos móviles. Para llevar los datos bioquímicos capturados a un teléfono inteligente junto con el parche, el Fraunhofer IZM integró una interfaz inalámbrica especial en el flexible parche que utiliza el particularmente eficiente protocolo Bluetooth de baja energía. La antena necesaria para lograr esto tenía que ser particularmente compacta, pero también lo suficientemente robusta para hacer frente a los requisitos únicos del material flexible de la aplicación y las propiedades eléctricas especiales.

Después de que el parche ultrasensible pasó su validación técnica, se comenzó a trabajar en prototipos totalmente funcionales que pronto agraciarán los cuerpos de los atletas para las pruebas iniciales a finales de agosto. El proyecto XPatch ha recibido apoyo como parte del programa EUROSTARS del Ministerio de Educación e Investigación de Alemania y continuará su labor hasta fines de 2020, con la contribución continua de los asociados del proyecto de cuatro países: Xsensio de Suiza contribuyendo con la analítica del sudor laboratorio-en-chip, R-DAS de Eslovaquia manejando el ASIC y el diseño del circuito analógico, y la VU Amsterdam conduciendo pruebas fisiológicas y, junto con OLT de Alemania, manejando la analítica de datos.

Fraunhofer IZM está especialmente interesado en los nuevos conocimientos relativos a los sustratos flexibles o la integración de componentes electrónicos, como baterías y antenas, en aplicaciones médicas. Estas innovaciones tienen el potencial de ser empleadas por las empresas de tecnología médica y los fabricantes de componentes o materiales, que trabajan para introducir productos novedosos u optimizar las tecnologías existentes. La ambición es lanzar nuevos productos basados en los hallazgos del proyecto XPatch ya en los próximos cinco años.

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