Patch Leher Lunak: Wearable All-in-One Pertama untuk Pemantauan Tekanan Darah, Detak Jantung, dan Biokimia

Insinyur mengembangkan patch kulit lunak dan lentur yang dapat dikenakan di leher untuk terus-menerus melacak tekanan darah dan detak jantung sambil mengukur kadar glukosa pemakai serta laktat, alkohol, atau kafein. Ini adalah perangkat wearable pertama yang memantau sinyal kardiovaskular dan beberapa tingkat biokimia dalam tubuh manusia pada saat yang sama.

Jenis wearable ini dapat digunakan oleh orang dengan kondisi medis underlying untuk memantau kesehatan mereka secara rutin. Ini juga dapat digunakan untuk pemantauan pasien jarak jauh, terutama selama pandemi COVID-19 saat orang meminimalkan kunjungan langsung ke penyedia layanan kesehatan.

Sensor yang sangat berbeda digabungkan di satu platform kecil sebesar cap sekel. Setiap sensor memberikan gambar terpisah dari perubahan fisik atau kimiawi. Mengintegrasikan semuanya dalam satu patch wearable memungkinkan gambar yang berbeda digunakan bersama untuk mendapatkan gambaran yang lebih komprehensif tentang apa yang terjadi di tubuh.

Patch adalah lembar tipis polimer lentur yang dapat menempel pada kulit. Dilengkapi dengan sensor tekanan darah dan dua sensor kimia — satu yang mengukur kadar laktat (biomarker otorisasi fisik), kafein, dan alkohol dalam keringat dan satu lagi yang mengukur kadar glukosa dalam cairan interstisial. Patch mampu mengukur tiga parameter sekaligus, satu dari setiap sensor: tekanan darah, glukosa, dan baik laktat, alkohol, atau kafein.

Sensor tekanan darah berada di tengah patch. Ini terdiri dari seperangkat transmuder ultrasound kecil yang dipasang pada patch oleh tinta konduktif. Tegangan yang diterapkan pada transmuder menyebabkan mereka mengirim gelombang ultrasound ke dalam tubuh. Saat gelombang ultrasound memantul dari arteri, sensor mendeteksi ekho dan menerjemahkan sinyal menjadi bacaan tekanan darah.

Sensor kimia adalah dua elektroda yang dicetak layar pada patch dari tinta konduktif. Elektroda yang merasakan laktat, kafein, dan alkohol dicetak di sisi kanan patch; bekerja dengan merilis obat yang disebut pilocarpine ke dalam kulit untuk menginduksi keringat dan mendeteksi zat kimiawi dalam keringat. Elektroda lainnya, yang merasakan glukosa, dicetak di sisi kiri; bekerja dengan melewatkan arus listrik ringan melalui kulit untuk merilis cairan interstisial dan mengukur glukosa dalam cairan tersebut.

Dalam uji, subjek mengenakan patch di leher sambil melakukan berbagai kombinasi tugas berikut: bersepeda di sepeda statis, makan makanan tinggi gula, minum minuman alkohol, dan minum minuman kafein. Pengukuran dari patch cocok dengan yang dikumpulkan oleh alat pemantauan komersial seperti manchet tekanan darah, meter laktat darah, glucometer, dan breathalyzer.

Salah satu tantangan terbesar dalam membuat patch adalah menghilgang interferensi antara sinyal sensor. Untuk melakukan ini, peneliti harus mengetahui jarak optimal antara sensor tekanan darah dan sensor kimia. Mereka menemukan bahwa jarak satu sentimeter berhasil sambil menjaga perangkat sekecil mungkin.

Mereka juga harus mengetahui cara melindungi sensor kimia secara fisik dari sensor tekanan darah. Yang terakhir biasanya dilengkapi dengan gel ultrasound cair untuk menghasilkan bacaan yang jelas. Namun sensor kimia juga dilengkapi dengan hidrogela mereka sendiri dan jika gel cair dari sensor tekanan darah mengalir keluar dan membuat kontak dengan hidrogela lainnya, itu akan menyebabkan interferensi antara sensor. Sebaliknya, peneliti menggunakan gel ultrasound padat yang bekerja sama baiknya dengan versi cair tetapi tanpa kebocoran.

Pekerjaan yang sedang dilakukan termasuk mengecilkan elektronika untuk sensor tekanan darah. Saat ini, sensor perlu terhubung ke sumber daya dan mesin meja untuk menampilkan bacaan. Tujuan akhir adalah untuk menempatkan semuanya di patch dan membuat semuanya nirkabel.