En mycket känslig bärbar sensor för kardiorespiratorisk övervakning kan potentiellt bäras kontinuerligt av hjärtpatienter eller andra som behöver konstant övervakning.

Den lilla och billiga sensorn, tillkännagavs i Bokstäver i tillämpad fysik , är baserat på ett elektrokemiskt system som innefattar två joniska former av jod, I- och I3-. En lösning som innehåller dessa elektrolytämnen placeras i en liten cirkulär hålighet som är täckt med ett tunt flexibelt membran, möjliggör detektering av subtila rörelser när de placeras på patientens bröst.

Små rörelser som uppstår från hjärtslag och andning får det flexibla membranet att flytta I-/I3- lösningen till en smal kanal i enheten, där det detekteras elektrokemiskt av fyra platinaelektroder.

"Sensorkroppen tillverkades med Ecoflex 00-20, som har visat sig vara en mycket mjuk, starkt och stretchigt silikongummi som används ofta i medicinsk simulering, ortoser, och proteser, " sa författaren Yong Xu.

Utredarna skapade en form för den cirkulära kammaren och den tillhörande smala kanalen med hjälp av 3D-utskrift. En lösning för att skapa Ecoflex 00-20 hälldes i formen för att bilda sensorns kropp och spinnbelades även på en snabbt roterande skiva för att producera det tunna membranet. Efter att membranet och kammarkroppen var sammanbundna, utredarna använde en spruta för att fylla kammaren med elektrolytlösningen.

Den resulterande enheten är bara 28 millimeter bred och är hudsäker, så att den kan fästas direkt på patientens kropp. Enheten kunde detektera hjärtslag med hög känslighet. Ett signal-brusförhållande som är större än 6:1 uppnåddes, vilket anses vara bra.

Andning kan detekteras av denna enhet på två olika sätt. På grund av sensorns töjbarhet, det deformeras när bröstkorgen drar ihop sig och expanderar under andning, fungerar som en töjningssensor. Det andra sättet som sensorn upptäcker andning beror på hur volymen i brösthålan förändras under ett andetag, modulerar hjärtslagssignalen. På det här sättet, andning upptäcks indirekt genom förändringar i hjärtslag.

Författarna föreslår att deras sensor potentiellt kan användas för diagnos av andningssjukdomar, som covid-19, vilket ofta leder till andnöd.

"Symtom i det tidiga skedet av infektion kan vara subtila, ", sa Xu. "Bärbara enheter som är kapabla att noggrant detektera subtila andnings- och kardiovaskulära variationer är av stort intresse, särskilt under den nuvarande pandemin."