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Integrated Sensing Architectures and Tools for Health Care

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Un dispositivo indossabile intelligente per analizzare il sudore e fornire indicatori sanitari

La ricerca ad alto rischio e ad alto rendimento di CyberCare sul rilevamento integrato e le architetture di calcolo, insieme agli strumenti per il loro funzionamento, ha prodotto un prototipo indossabile per la sanità intelligente.

Salute

Sempre più spesso vengono concepite tecnologie intelligenti per la sanità personalizzata. Queste tecnologie sfruttano le scoperte nel campo delle tecnologie di rilevamento per l’acquisizione di dati, delle architetture di calcolo per l’elaborazione dei dati e il supporto al processo decisionale, spesso sulla base di algoritmi di intelligenza artificiale. Per il funzionamento di questi dispositivi, ciascun componente intelligente deve essere collegato tramite un’interfaccia in grado di agire da ponte tra i parametri fisici di monitoraggio dei biosistemi e i sistemi di elaborazione delle informazioni, che registrano e rispondono alle stesse. Il progetto CyberCare, sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca, ha progettato e testato un sistema del genere, destinato in definitiva ad andare oltre il monitoraggio delle condizioni di salute per arrivare a fornire idonee opzioni terapeutiche. «La sfida centrale è stata quella di sviluppare non solo un sistema sicuro e accurato, ma anche tale da essere adottato dagli utenti in quanto non invasivo e di facile impiego», osserva il coordinatore del progetto, Giovanni De Micheli. CyberCare è riuscito a produrre un prototipo di dispositivo indossabile in grado di misurare molteplici ioni in piccoli campioni di sudore.

Una soluzione indossabile integrata microfabbricata

Gli ioni sono atomi, o gruppi di atomi, che hanno una carica positiva o negativa. Quantificare la loro concentrazione nei fluidi corporei indica la presenza di composti chimici in grado di rivelare molte informazioni sullo stato di salute. Ad esempio i livelli di litio, per il loro ruolo nella stabilizzazione dell’umore, sono costantemente monitorati nelle persone a cui è stato diagnosticato un comportamento bipolare. Nell’ambito della medicina sportiva, l’equilibrio tra sodio e potassio viene spesso misurato dopo lo sforzo fisico, poiché questi elettroliti supportano la comunicazione intercellulare e sono quindi fondamentali per una gran quantità di funzioni corporee. Al centro della soluzione indossabile vi è una base modulare di celle di rilevamento, coperte da membrane iono-selettive, permeabili a specifici ioni di interesse. Ogni cella di rilevamento raccoglie le cariche elettriche dagli ioni. Le misurazioni di queste cariche sono poi utilizzate per caratterizzare gli ioni di interesse. Le reti di celle con membrane iono-specifiche differenti consentono il rilevamento parallelo di varie sostanze. I sensori sono integrati in una lamina flessibile, con l’elettronica per l’acquisizione dei dati montata su un supporto flessibile che ne agevola l’aderenza al corpo. In definitiva, gli utilizzatori sono in grado di visualizzare e registrare i risultati su un dispositivo mobile (come un cellulare o un computer portatile), grazie a una connessione wireless con il dispositivo, che aiuta gli utenti, o gli operatori sanitari, a scegliere i migliori trattamenti. «La modularità del sistema risulta versatile e consente costi di progettazione ridotti», afferma De Micheli. Un apposito sistema per monitorare l’attività sportiva e l’affaticamento è stato testato da volontari che hanno indossato una fascia contenente la piattaforma di CyberCare mentre praticavano il ciclismo. Il sistema ha analizzato il loro sudore in tempo reale, per controllare i livelli di sodio e potassio. «Mettendo a confronto i nostri risultati con le misurazioni provenienti da campioni di sudore standard e con le analisi offline ottenute con ingombranti apparecchiature di laboratorio, abbiamo riscontrato una concordanza quasi perfetta», spiega De Micheli.

Responsabilizzazione dei cittadini

Il dispositivo di CyberCare contribuisce a perseguire l’obiettivo della sanità digitale dell’UE di potenziare la responsabilizzazione dei cittadini e l’assistenza individuale tramite i servizi digitali con applicazioni che, analogamente a questo dispositivo, agevolano il monitoraggio e il supporto sanitario da remoto. Inoltre, questa soluzione potrebbe contribuire all’ottimizzazione degli allenamenti di atleti amatoriali e professionisti. Attualmente la tecnologia si trova ancora in fase di prototipo, mentre il team è alla ricerca di un fornitore industriale idoneo allo sviluppo di un prodotto commercializzabile per applicazioni mediche o sportive. «Questa tecnologia, dotata di così tante componenti biologiche che offrono utili indicatori sanitari, è integrabile in varie applicazioni. Oltre al monitoraggio della salute organica, potrebbe essere impiegato, ad esempio, per misurare l’esposizione ad agenti inquinanti come il piombo», conclude De Micheli.

Parole chiave

CyberCare, indossabile, ione, sudore, salute, potassio, sodio, sport, sensore

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