Dispositivo di rilevamento della pressione autoadattativa, ispirato dai metodi di diagnosi del polso nella medicina tradizionale cinese, che combina la serie di sensori di pressione flessibili completamente stampati con un sistema di pressione adattivo in stile braccialetto in grado di identificare il segnale del polso ottimale
Il monitoraggio affidabile, non invasivo e continuo del polso e della pressione arteriosa è essenziale per la prevenzione e la diagnosi delle malattie cardiovascolari. Tuttavia, l’onda del polso varia drasticamente tra individui o addirittura nel tempo nello stesso individuo, presentando sfide significative per i sistemi di rilevamento del polso esistenti. Il monitoraggio continuo del polso di una persona può fornire informazioni mediche significative, come la frequenza cardiaca e, indirettamente, la pressione sanguigna.
Tuttavia, le onde del polso possono variare notevolmente da persona a persona e anche all’interno della stessa persona in momenti diversi della giornata e durante attività diverse. Queste variazioni rendono difficile per gli attuali sensori di pulsazioni indossabili registrare con precisione dati utili, il che è particolarmente problematico per chi soffre di malattie cardiovascolari o fattori ad alto rischio per tali malattie.
Per risolvere questo problema, un team guidato da ricercatori della Penn State non ha guardato al futuro, ma al passato, ai principi del monitoraggio del polso nella medicina tradizionale cinese, descritti per la prima volta più di 3.000 anni fa. I risultati della ricerca, pubblicati su Advanced Materials (1), attestano che basandosi su questi principi, i ricercatori hanno progettato una piattaforma di rilevamento della pressione per identificare il segnale del polso ottimale, che hanno combinato con un modello di apprendimento automatico per prevedere anche la pressione sanguigna.
«Nella medicina tradizionale cinese, i medici misurano il polso in tre posizioni: cun, guan e chi», ha detto l'autore corrispondente Huanyu “Larry” Cheng (2), professore associato di scienze ingegneristiche e meccaniche del James L. Henderson, Jr. Memorial Associate presso la Penn State «Mentre sondavano il polso con tre dita in tre punti, aumentavano la pressione per misurare il polso da superficiale a leggermente più profondo. Ciò fornirebbe una lettura più accurata dei segnali del polso, indipendentemente, ad esempio, dal fatto che la persona abbia una giornata attiva o sedentaria».
Cheng ha affermato di aver incorporato questi due concetti, pressione adattiva e posizioni multiple sul polso, nella progettazione di un monitor sanitario indossabile. I ricercatori hanno utilizzato la stampa 3D per stampare una serie di sensori, un dispositivo con diversi sensori. Questo approccio consente loro di affrontare il problema dei dati derivati da un singolo punto sul polso e di raccogliere meglio dati da più punti del polso e a diverse profondità.
«L'array di sensori è completamente stampato, sia perché è meno costoso rispetto ai metodi più tradizionali di assemblaggio di un sensore, sia perché in questo modo l'array di sensori è più facile da manipolare, il che lo rende un dispositivo indossabile migliore», ha detto Cheng, spiegando che, essendo completamente stampato, stampando il dispositivo, i ricercatori possono prototipare rapidamente la serie di sensori di pressione personalizzati. «La serie di sensori di pressione crea anche una mappa 3D delle informazioni sul polso nel tempo».
Il team ha quindi integrato la serie di sensori con un modello di apprendimento automatico con l'obiettivo di prevedere con precisione altre informazioni di monitoraggio della salute, come la pressione sanguigna, hanno detto i ricercatori.
«Con un algoritmo di apprendimento automatico, possiamo prevedere la pressione sanguigna in termini di valori diversi dalla pressione arteriosa sistolica, diastolica e media, il tutto dalla mappatura del polso 3D», ha affermato il dottor Libo Gao (3), coautore eprofessore associato alla Xiamen University.
I ricercatori hanno affermato che intendono continuare a sviluppare il loro dispositivo e la sua integrazione con l’apprendimento automatico, con la speranza che l’approccio possa contribuire a migliorare il monitoraggio dell’assistenza sanitaria in futuro.
Gli altri autori dell'articolo sono Guirong Wu, Zengxing Zhang e Chenyang Xue, Xiamen University; Xikuan Zhang e Zekun Yang, North University of China; Fei Lu e Xueli Nan, Shanxi University; e Xin Wang, entrambi della Xiamen University e della Shanxi University. Questa ricerca è stata sostenuta dal Programma nazionale di ricerca e sviluppo chiave della Cina, dalla Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina, dal Fondo per il laboratorio di scienza e tecnologia sulla tecnologia del vuoto e di fisica, dai Fondi di ricerca fondamentale per le università centrali e dal programma Xiaomi Young Talents/ Fondazione Xiaomi, Programma scientifico e tecnologico di Shenzhen.
Riferimenti:
(3) Libo Gao
Descrizione foto: Un team guidato da ricercatori della Penn State ha utilizzato i principi del monitoraggio del polso nella medicina tradizionale cinese per progettare una piattaforma di rilevamento della pressione per identificare il segnale del polso ottimale, che hanno combinato con un modello di apprendimento automatico per prevedere anche la pressione sanguigna. - Credit: Huanyu “Larry” Cheng.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Old wisdom meets new tech: Traditional Chinese medicine inspires pulse sensors