Gli ingegneri dell'Università dell'Arizona hanno sviluppato un tipo di dispositivo indossabile che chiamano "dispositivo biosimbiotico", che ha diversi vantaggi senza precedenti. Non solo i dispositivi sono personalizzati grazie alla stampa in 3D e basati su scansioni del corpo di chi li indossa, ma possono funzionare continuamente utilizzando una combinazione di trasferimento di energia wireless e accumulo compatto di energia. Il team, guidato da Philipp Gutruf, assistente professore di ingegneria biomedica e Craig M. Berge Faculty Fellow presso il College of Engineering, ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista Science Advances.
Secondo Gutruf, membro del BIO5 Institute, si tratta di una vera e propria rivoluzione. È un'innovazione completamente nuova che permette la personalizzazione di un dispositivo per le singole persone e l'utilizzo della trasmissione di energia wireless per consentire al dispositivo di funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, senza mai doverlo ricaricare.
Gli attuali sensori indossabili devono affrontare varie limitazioni. Gli smartwatch, ad esempio, devono essere caricati e possono raccogliere solo quantità limitate di dati a causa del loro posizionamento al polso. Utilizzando scansioni 3D del corpo di chi lo indossa, che possono essere raccolte tramite metodi tra cui risonanza magnetica, scansioni TC e persino immagini di smartphone accuratamente combinate, Gutruf e il suo team possono stampare in 3D dispositivi personalizzati che avvolgono varie parti del corpo.
Pensa a un polsino in maglia praticamente impercettibile, leggero, traspirante, progettato specificamente per il bicipite, il polpaccio o il busto. La capacità di specializzare il posizionamento dei sensori consente ai ricercatori di misurare parametri fisiologici che altrimenti non potrebbero essere rilevati.
Ad esempio se si desidera monitorare la temperatura corporea interna in modo continuo, ad esempio, bisogna posizionare il sensore sotto l'ascella. A seconda del modo in cui viene fabbricato il dispositivo e il collegamento al corpo, si è in grado di usarlo per raccogliere dati che un dispositivo indossabile tradizionale montato sul polso non sarebbe in grado di raccogliere.
Poiché questi dispositivi biosimbiotici sono adattati su misura a chi li indossa, sono anche altamente sensibili. Il team di Gutruf ha testato la capacità del dispositivo di monitorare parametri tra cui temperatura e deformazione muscolare mentre una persona saltava, camminava su un tapis roulant e utilizzava un vogatore. Nel test del vogatore, i soggetti indossavano più dispositivi, monitorando l'intensità dell'esercizio e il modo in cui i muscoli si deformavano in maniera estremamente dettagliata. I dispositivi erano abbastanza precisi da rilevare i cambiamenti di temperatura corporea indotti salendo una singola rampa di scale.
Gutruf e il suo team non sono i primi ad adattare i dispositivi indossabili per monitorare la salute e la funzione del corpo. Tuttavia, gli attuali dispositivi indossabili non hanno la capacità di tenere traccia delle metriche in modo continuo o con sufficiente precisione per trarre conclusioni significative dal punto di vista medico.
Alcuni dispositivi indossabili utilizzati dai ricercatori sono cerotti che si attaccano alla pelle, ma si staccano dopo un po' di tempo anche a causa del sudore. Anche i dispositivi indossabili altamente sofisticati utilizzati in contesti clinici, come i monitor ECG, affrontano questi problemi. Inoltre, non sono wireless, il che limita la mobilità oltre ad essere spesso ingombranti.
Il dispositivo biosimbiotico che il team di Gutruf ha introdotto non utilizza alcun adesivo e riceve la sua potenza da un sistema wireless con una portata di diversi metri. Il dispositivo include anche una piccola unità di accumulo di energia, in modo che funzioni anche se chi lo indossa esce dalla portata del sistema, anche fuori casa. Gutruf afferma che questi dispositivi sono progettati per non richiedere alcuna interazione con chi li indossa, sono semplici da indossare e ti dimentichi di averli indosso.