Sensore a onde radio IMS per misurare la pressione del cuore

Il sensore a onde radio IMS permette di misurare la pressione del cuore fino a 200 volte al secondo

Il sensore a onde radio IMS ideato dai ricercatori di Duisburg (Germania) permetterà di misurare la pressione del cuore fino a 200 volte al secondo per un periodo di tempo di mesi. Questo consentirà di tenere costantemente monitorati i pazienti a rischio, per prevenire gli infarti. Un lettore apposito riceverà i dati del sensore tramite le onde radio e servirà anche a ricaricare il dispositivo, privo di batteria.

Un nuovo passo nella lotta all’infarto con le onde radio

Il sensore a onde radio IMS può misurare l’aumento della pressione del cuore, che è un segnale di avvertimento di una possibile insufficienza cardiaca. In futuro, questo sensore in miniatura senza batteria impiantato nel cuore di un paziente potrà essere usato per trasmettere i valori di pressione cardiaca on-demand al medico curante. Le diverse parti del cuore hanno funzioni diverse: il lato destro mantiene la circolazione polmonare in funzione, mentre la parte sinistra pompa il sangue arricchito di ossigeno in tutto il corpo. L’aumento della pressione nella camera di sinistra del cuore può essere un’indicazione di insufficienza cardiaca o scompenso cardiaco.

Fino ad ora, l’angiografia coronarica è stata il tradizionale metodo di misurazione di questa pressione. In questa procedura, il medico pratica un foro a un’arteria nell’inguine e inserisce un catetere, inietta quindi un mezzo di contrasto che gli permette di tracciare il percorso del catetere fino al cuore su uno schermo a raggi X per monitorare l’attività cardiaca. Il paziente è steso in silenzio e immobile su un letto per tutta la durata della procedura, e la pressione nella camera del cuore può solo essere misurato nello stesso periodo di tempo.

Chiaramente, delle misurazioni più a lungo termine in varie condizioni di carico sarebbero notevolmente più informative, e ora un innovativo sistema di sensori di pressione promette di permettere proprio queste misurazioni.

Il Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS con sede a Duisburg (Germania) presenterà il sistema alla fiera di elettronica di Monaco di Baviera. Il nuovo sensore a onde radio IMS offre fino a 200 misurazioni al secondo. Per fare un confronto, il cuore di un adulto batte mediamente da tre a quattro volte al secondo in condizioni di carico estremo. “Questo significa che anche il più piccolo malfunzionamento del cuore sarà rivelato. E in particolare nelle fasi iniziali della malattia, questi tendono a verificarsi solo sporadicamente” ha detto il Dott. Gerd vom Bögel, manager del gruppo in IMS.

Caratteristiche del sensore a onde radio IMS

Il sensore a onde radio IMS è a forma di bastoncello, 2 millimetri per 10 millimetri di dimensioni, ed è attaccato alla parete del cuore con l’aiuto di un catetere. Quando il catetere viene ritirato, il sensore rimane in situ. Se necessario, fornirà i dati di pressione per un periodo di diversi mesi. Detto questo, trasmette unicamente su richiesta: Proprio come un transponder RFID passivo, il sensore funziona solo quando il suo dispositivo di lettura associato gli fornisce energia attraverso un’antenna. Il sensore non richiede una batteria, ricaricabile o di un altro tipo. Un’uscita di 90 microwatt è sufficiente per effettuare una misurazione della pressione e trasmettere la lettura da una distanza fino a 40 centimetri. Poiché il sensore e la sua antenna integrata possono essere posizionati longitudinalmente nel cuore, essa deve essere letta lateralmente, sul lato della gabbia toracica. Per ridurre al minimo l’attenuazione del segnale da parte delle ossa, tessuti e liquidi, il sistema trasmette nella gamma di 10 MHz. Il sistema è racchiuso in un guscio di polimero biocompatibile che, a differenza del metallo, non blocca le onde radio, ma permette loro di passare.
I ricercatori di Duisberg hanno sviluppato anche un nuovo cambio a bassa perdita di processo, come spiega vom Bögel: “La modulazione del carico che viene utilizzata per i transponder RFID passivi distrugge deliberatamente una parte della energia trasmessa al fine di codificare le informazioni trasmesse. Usiamo quella porzione di energia, che di solito viene perduta, per la trasmissione dell’energia, e quindi per ottenere gamme significativamente più lunghe”.

Questa nuova forma di conversione di frequenza potrebbe anche migliorare le prestazioni di altri sistemi RFID che utilizzano la gamma di 10 MHz, per esempio nel settore della logistica, quando si tratta di identificazione automatica e tracciabilità delle bombole di gas o contenitori di liquidi pericolosi. Ma vom Bögel avverte: “Al momento ci stiamo concentrando esclusivamente su applicazioni mediche”. Al fine di rendere il loro sensore a onde radio ancora più efficiente, i ricercatori IMS ora vogliono ottimizzare la progettazione di chip che contengano sia il sensore che l’unità radio.

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