Un migliore monitoraggio della salute grazie alla produzione additiva

Gli sportivi amatoriali amano divertirsi a monitorare le proprie prestazioni e a ottimizzare i propri risultati utilizzando accessori e tecnologie indossabili alla moda. Anche se questo approccio può aiutarli a raggiungere i loro obiettivi sportivi, questi dispositivi sono solo un “nice-to-have” per i dilettanti, non una necessità. Lo stesso non si può dire per gli sportivi professionisti, il cui compito è quello di migliorare costantemente le proprie prestazioni e fornire i migliori risultati. Anche nel settore sanitario, questi dispositivi indossabili, anche detti wearable dall’inglese, sono essenziali per rilevare le malattie e tenere sotto controllo i dati fisiologici. Finora, questi dati venivano raccolti con sensori autoadesivi che dovevano essere sostituiti regolarmente. Tuttavia, un team di ricercatori dell’Università dell’Arizona ha proposto un’alternativa: un wearable stampato in 3D, più resistente e preciso.

I dispositivi tradizionali lasciano poco spazio alla personalizzazione. Di solito si tratta di modelli standard che vengono incollati alla pelle, dove un sensore registra i dati. Poiché la pelle si rinnova continuamente ed è soggetta a distaccarsi, gli adesivi perdono la loro efficacia e i sensori possono intasarsi. Per questo motivo, anche questi dispositivi indossabili devono essere sostituiti con altri nuovi dopo pochi giorni. Per risolvere questo problema, il team dell’Università dell’Arizona ha lavorato a una soluzione alternativa. Philipp Gutruf, professore associato di biomedicina, riassume le circostanze: “Il monitoraggio della salute tramite dispositivi indossabili si basa tradizionalmente su sensori posizionati direttamente sulla pelle, ma la pelle stessa si rinnova costantemente. (…) Questo limita il periodo in cui è possibile raccogliere dati affidabili. Con il nostro sensore, che traccia le emissioni gassose della pelle, superiamo completamente questa limitazione”.

Il dispositivo sviluppato in laboratorio viene posizionato sull’avambraccio e ha l’aspetto di una fascia da braccio che può essere indossata in ogni momento. Fornisce dati continui in tempo reale. Questi dati possono essere consultati tramite uno smartphone o un computer collegato via Bluetooth. Mentre i sensori convenzionali forniscono solo istantanee, i dati dei wearable stampati in 3D forniscono una panoramica su un periodo più lungo. “Il nostro progetto è stabile anche in presenza di movimenti quotidiani e cambiamenti ambientali”, spiega David Clausen, dottorando presso il laboratorio Gutruf e autore principale dello studio. “Possiamo registrare dati ininterrottamente per molti giorni senza doverli ricaricare. Allo stesso tempo, stiamo raccogliendo dati fisiologici completi che normalmente non sono possibili in un formato indossabile o che richiedono una sudorazione visibile”.

Stampa 3D per dispositivi indossabili durevoli e dati affidabili

Per progettare questo accessorio, i ricercatori hanno utilizzato la produzione additiva. L’alloggiamento del sensore è stato realizzato con la stereolitografia su una stampante 3D Phrozen Sonic Mega 8 K, mentre la struttura a rete biosimbiotica (la struttura di supporto flessibile) è stata prodotta con FDM su una Creality CR-10S modificata. L’elettronica è stata integrata direttamente nella struttura a rete.

I ricercatori hanno testato il dispositivo stampato in 3D in diversi contesti: sollevamento pesi, ciclismo indoor, tennis, corsa, ma anche durante il sonno e il consumo di cibi piccanti. Per gli scienziati è chiaro che questa nuova soluzione offre numerosi vantaggi per la scienza dello sport e la salute pubblica. Da un lato, gli atleti possono monitorare la loro idratazione durante l’allenamento, mentre dall’altro i dati possono fornire indicazioni sulla salute mentale e sulle malattie croniche. Ciò potrebbe contribuire alla diagnosi precoce delle malattie e a una migliore prevenzione.

Gli scienziati vogliono ora ampliare la gamma di biomarcatori rilevabili e incorporare più possibilità di analisi avanzate. Questo aiuterà a ottenere conclusioni più precise sul rispettivo profilo di salute e a monitorare periodi ancora più lunghi. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Communications. Potete leggere lo studio completo QUI.

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*Crediti per la foto di copertina: Gutruf Lab / Università dell’Arizona