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un dispositivo medico indossabile "simile alla pelle" potrebbe rilevare i problemi di salute prima che i sintomi si manifestino

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Il dispositivo sperimentale si basa sull'intelligenza artificiale e su materiali plastici estensibili e conduttivi per far progredire la tecnologia medica indossabile.

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Secondo la società di business intelligence Market Research Future, il mercato dei dispositivi medici indossabili sta crescendo a poco più del 27% all'anno e si prevede che raggiungerà un valore di 174 miliardi di dollari entro il 2030. Dato il potenziale di questa tecnologia di fornire un monitoraggio della salute 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e una diagnostica su base individuale, la sua crescita futura potrebbe andare ben oltre questi numeri. L'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, in collaborazione con la Pritzker School of Molecular Engineering (PME) dell'Università di Chicago, sta contribuendo a realizzare questo futuro sviluppando un dispositivo simile alla pelle che è simile ad avere un "centro medico high-tech a portata di mano"

I futuri dispositivi elettronici indossabili potrebbero rilevare condizioni di salute emergenti anche prima della comparsa di sintomi evidenti, si legge in un comunicato stampa dell'Argonne National Laboratory. I dispositivi potrebbero anche eseguire analisi personalizzate dei dati sanitari tracciati, riducendo al minimo la necessità di trasmissione wireless.

Per raccogliere ed elaborare una tale quantità di dati a bassissimo consumo energetico in uno spazio ridotto è necessario utilizzare una tecnologia chiamata neuromorphic computing, hanno spiegato i ricercatori. Basata sull'intelligenza artificiale (AI), questa tecnologia imita il funzionamento del cervello allenandosi su serie di dati passati e imparando dall'esperienza. I suoi vantaggi includono la compatibilità con i materiali estensibili, un consumo energetico inferiore e una velocità maggiore rispetto ad altri tipi di IA, si legge nel comunicato stampa.

L'altra grande sfida che il team ha dovuto affrontare è stata l'integrazione dell'elettronica in un materiale estensibile simile alla pelle. I semiconduttori utilizzati negli attuali dispositivi elettronici rigidi, come i telefoni cellulari, sono normalmente costituiti da un solido chip di silicio. Per quanto tecnologicamente avanzato sia l'indossabile, è risaputo che se il dispositivo è scomodo da indossare, l'adozione da parte degli utenti cala drasticamente. Oltre a essere conduttivo, il materiale utilizzato per il semiconduttore doveva essere altamente flessibile.

Il chip neuromorfico simile a una pelle del team di ricerca è costituito da una sottile pellicola di semiconduttore in plastica combinata con elettrodi di nanofili d'oro estensibili. Per la costruzione sono stati utilizzati tre tipi di plastica, ha spiegato il ricercatore Sihong Wang a PlasticsToday: "Un tipo di polimero coniugato con proprietà semiconduttive e di conduzione di ioni, che è stato ingegnerizzato con l'estensibilità grazie alla nostra ricerca; un organo-idro-gel come elettrolita e un substrato in elastomero di polidimetilsilossano (PDMS)" Anche quando il dispositivo è stato allungato fino al doppio delle sue dimensioni normali, ha funzionato come previsto senza la formazione di alcuna crepa.

Per testare il concetto, i ricercatori hanno costruito un dispositivo di intelligenza artificiale e lo hanno addestrato a distinguere i segnali di elettrocardiogramma (ECG) sani da quattro diversi segnali che indicano problemi di salute. Dopo l'addestramento, il dispositivo è risultato efficace per oltre il 95% nell'identificare correttamente i segnali ECG.

L'esposizione a un intenso fascio di raggi X ha rivelato come le molecole che compongono il materiale del dispositivo simile alla pelle si riorganizzano al raddoppio della lunghezza. Questi risultati hanno fornito informazioni a livello molecolare per comprendere meglio le proprietà del materiale, ha dichiarato l'Argonne National Laboratory.