Nuovi elettrodi ad alta tecnologia
I ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno sviluppato nuovi elettrodi per il monitoraggio della salute che aderiscono in modo ottimale alla pelle e possono registrare segnali di alta qualità. Due giovani fondatori di spin-off vogliono portare il prodotto sul mercato quest'anno.
Chiunque abbia mai fatto un elettrocardiogramma, ad esempio per controllare la propria salute. Fitness per il cuore L'unico modo per verificarlo è conoscere gli elettrodi che il medico applica al torace. Tuttavia, i modelli di elettrodi convenzionali presentano notevoli svantaggi: Gli elettrodi di metallo duro sono scomodi da indossare e quindi non sono adatti per misurazioni di lunga durata. Con gli elettrodi in gel, come sono più comunemente usati nella pratica clinica quotidiana, i pazienti spesso soffrono di irritazioni cutanee o addirittura di reazioni allergiche.
I ricercatori dell'ETH guidati da Janos Vörös, professore di bioelettronica, e Christopher Hierold, professore di micro e nanosistemi, sono ora riusciti a porre rimedio a questa situazione. Hanno sviluppato un elettrodo che è elastico come la pelle e che quindi non viene quasi percepito da chi lo indossa. Grazie alla speciale struttura superficiale, i segnali provenienti dal cuore e dal cervello possono essere registrati in alta qualità. I ricercatori hanno recentemente pubblicato il loro lavoro sulla rivista scientifica Materiali avanzati per la sanità pubblicato.
Ispirato dalla natura
Per il nuovo elettrodo i ricercatori hanno utilizzato un materiale morbido, una miscela di gomma siliconica e particelle d'argento conduttive, che risale a un precedente lavoro di ricerca del gruppo di Janos Vörös. Per la strutturazione della superficie, gli scienziati si sono ispirati alla natura: Hanno sfruttato il meccanismo che permette alle cavallette di camminare anche su superfici verticali. Le piante dei piedi di questi insetti sono ricoperte da innumerevoli minuscole piastrine che al microscopio sembrano teste di funghi e sono disposte come un mosaico. Quando entrano in contatto con un'altra superficie, si verifica un effetto adesivo, noto in gergo tecnico come interazione di Van der Waals.
I ricercatori hanno trasferito questa microstruttura al loro materiale, creando una superficie dell'elettrodo che aderisce alla pelle. La speciale geometria a livello microscopico massimizza inoltre l'area di contatto tra la pelle e l'elettrodo, consentendo di registrare segnali di altissima qualità.
Dalla camera pulita alla piscina
I ricercatori hanno prodotto i prototipi con un processo di fabbricazione appositamente sviluppato in una camera bianca. Hanno rivestito un substrato con due lacche diverse e lo hanno ricoperto con una maschera perforata con precisione. Poi hanno irradiato il tutto con la luce, che ha reso la lacca superiore, sensibile alla luce, staccabile esattamente sotto le aree perforate. Poi hanno immerso il tutto in una soluzione chimica. Questa ha attaccato prima le aree solubili della lacca superiore e poi ha raggiunto la seconda lacca. Qui i ricercatori hanno fermato la degradazione esattamente al momento giusto, in modo da creare lo stampo desiderato con tutte le teste di fungo rovesciate. La superficie dell'elettrodo, appositamente strutturata e adesiva, ha dato origine al calco.
Per verificare se gli elettrodi funzionano anche sotto sforzo, i ricercatori li hanno testati su una nuotatrice. A causa della resistenza dell'acqua e dei movimenti vigorosi, il nuoto è considerato una disciplina particolarmente difficile per il monitoraggio delle prestazioni mediante elettrodi. I risultati sono stati convincenti: la qualità dei segnali registrati dai nuovi elettrodi era significativamente migliore rispetto a quella degli elettrodi in gel indossati dalla nuotatrice. Nel frattempo, il servizio di salvataggio sul lago di Zurigo ha già mostrato interesse per i nuovi elettrodi e li sta utilizzando nell'ambito di uno studio in corso.
