Идея разработки смачиваемых электродов для монитора ЭКГ зародилась во время проекта по разработке охлаждающей одежды для пациентов с рассеянным склерозом, в котором команда Empa сотрудничала с промышленными партнерами. Обезболивающий охлаждающий эффект создавался материалом, непрерывно позволяющим минимальному количеству воды проникать через него.
Та же технология идеально подходит для постоянного увлажнения электродов кардиомонитора.Искусственный пот из «водоема»Чтобы металлизированные датчики могли надежно и стабильно обнаруживать и передавать сигналы от тела, пространство между электродом и кожей должно быть слегка влажным. Это похоже на процесс потоотделения человека без охлаждающего эффекта и поддерживается на таком минимальном уровне, что владелец нагрудного ремня вообще не замечает процесс увлажнения.
Чтобы добиться этого эффекта, команда лаборатории Empa «Защита и физиология» в рамках проекта, финансируемого Швейцарской комиссией по технологиям и инновациям (CTI), разработала гибкие увлажняющие элементы. Они заполняются 30 мл воды, и затем они обеспечивают постоянное увлажнение кожи пользователя. «Резервуар» — это полое пространство между водонепроницаемой мембраной и текстильным слоем, проницаемое для водяного пара.
Вместо того, чтобы сшивать их вместе, ученые Empa сваривают их друг с другом с помощью специальной лазерной техники, которую они усовершенствовали. Образовавшиеся после лазерной сварки швы непроницаемы для воды и водяного пара. Резервуар постоянно подает небольшое количество водяного пара, чтобы электроды оставались влажными, в течение как минимум пяти дней, прежде чем потребуется пополнение.Нанометрическое тонкое плазменное покрытие
Таким образом электроды, расшитые специальным волокном, остаются влажными. Электроды способны не только регистрировать сигналы сердца пользователя, но и все другие телесные сигналы, необходимые для кардиологического анализа. Волокно, вышитое на подушечке, изготовлено из полиэтилентерефталата (ПЭТ) и имеет специальное плазменное покрытие, нанесенное учеными из лаборатории Advanced Fibers компании Empa с использованием разработанного ими оборудования.
Покрытие волокна очень тонкое, всего около 100 нм, и состоит из двух слоев. Внутренний слой серебра служит для передачи электрических сигналов и предотвращения роста микроорганизмов, в то время как внешний слой титана толщиной всего несколько нанометров обеспечивает стабильность сигнала и предотвращает раздражение кожи и высвобождение частиц серебра.Строгие условия для мониторов ЭКГ
Каждый нагрудный ремень содержит две специально вышитые сенсорные накладки, которые подключаются непосредственно к регистратору данных. Записанные сигналы передаются на центральный блок сбора данных или стандартное устройство мониторинга.
Регистратор данных закреплен на кнопках, поэтому его можно снять для стирки ремня — одно из строгих условий, которым должна была соответствовать система, прежде чем она была разрешена для использования в долгосрочном мониторинге ЭКГ в медицинских целях.Устройство уже протестировано в ходе более 100 экспериментов с добровольцами. Однако пройдет некоторое время, прежде чем система появится на рынке, поскольку проект все еще находится на стадии прототипа. Следующим шагом является начало клинических испытаний в рамках последующего проекта CTI совместно с университетской больницей в Базеле и различными промышленными партнерами — Unico Swiss Tex GmbH, Forster Rohner, Serge Ferrari SA, xotox и Zietromec.
И даже сейчас исследователи Empa думают, где еще можно найти применение этим специальным электродам. Возможные примеры — стимуляция мышц для облегчения боли и терапия интерференционными волнами для реактивации функции толстой кишки у прикованных к постели пациентов.