Lecce

Dispositivi intelligenti per applicazioni in ambito sanitario


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Negli ultimi anni è stata posta particolare attenzione all’uso di sensori sofisticati, integrati in dispositivi medici e indossabili per applicazioni in campo farmacologico e biomedico.
La tecnologia indossabile intelligente è ormai ampiamente utilizzata in applicazioni mediche e biomediche. In particolare, il monitoraggio continuo dei movimenti del corpo e dei parametri biometrici (ad es. contrazione muscolare, temperatura corporea, frequenza cardiaca, pressione sanguigna, frequenza respiratoria, …) e l’identificazione del rilevamento di eventi pericolosi (ad es. cadute) è estremamente importante. Il “Laboratorio di Sistemi Multisensoriali ed Elaborazione Segnali ed Immagini” ed il “Laboratorio per la Domotica Avanzata e gli Ambienti di Vita” si occupano dello studio, il design, la prototipazione e la validazione di soluzioni multisensoriali smart (computing & connettività) con l’obiettivo di creare piattaforme tecnologicamente evolute, a supporto di soggetti fragili al fine di migliorare la qualità della vita ed allungare il tempo di permanenza presso il proprio domicilio.
Inoltre, nel “Laboratorio di progettazione e caratterizzazione di dispositivi multifunzionali” vengono prodotti sistemi e piattaforme multisensoriali che consentono il controllo di parametri fisici e biochimici associati alla funzionalità di Organ On Chips, dispositivi microfluidici multicanale 3-D che simulano le attività meccaniche e fisiche ma anche la risposta fisiologica / patologica di organi e tessuti. Per questa applicazione, è stato adottato un sistema wireless e portatile, che consente la supervisione continua e una pronta modifica, in caso di necessità, dei parametri per le colture cellulari.
A differenza dei tradizionali sistemi di monitoraggio biomedico, i dispositivi elettronici indossabili sono portatili, indossabili e forniscono dati acquisiti in tempo reale relativi a complesse condizioni di salute. A questo scopo, una parte dell’attività di ricerca è dedicata alla preparazione di rivestimenti sottili innovativi, che presentano proprietà peculiari da sfruttare per applicazioni di recupero energetico. Tra i sistemi piezoelettrici flessibili studiati, grande attenzione è stata rivolta a matrice polimeriche caricata con diverse nanostrutture piezoelettriche, in aggiunta a film sottili di nitruro di alluminio drogati con Scandio e depositati su substrato Kapton o PET. Una ulteriore attività riguarda la progettazione, l’ottimizzazione e lo sviluppo di generatori termoelettrici indossabili e flessibili pensati per soddisfare necessità relative a reti sensoriali distribuite. Il recupero di energia termica ambientale tramite generatori termoelettrici viene applicata in una vasta gamma di applicazioni, dal biomedico all’industriale, e negli ultimi anni è stato osservato un crescente interesse di ricercatori e industrie nella progettazione e ottimizzazione di soluzioni a basso costo potenzialmente scalabili per l’elettronica mobile indossabile autoalimentata.

English version

Smart devices for healthcare applications

In recent years there has been a urgent need for more sophisticated sensors, integrated in medical devices and wearable with application in pharmacology and biomedical fields.
Smart wearable technology are widely used in medical and biomedical applications. In particular, the continuous monitoring of body movements and biometric parameters (eg. muscular contraction, body temperature, heart rate, blood pressure, breathe rate,…) and the identification of dangerous events detection (eg. falls) is extremely important. “Multisensory Systems Laboratory and Signal and Image Processing” and the “Laboratory for Advanced Home Automation and Living Environments” concern the study, the design, prototyping and validation of ambient Intelligence multisensory solutions (computing & connectivity) with the aim of creating technologically advanced platforms, supporting fragile subjects in order to improve the quality of life and extend the time spent at home.
Furthermore, in “Multifunctional Devices Design and Characterization Laboratory” are produced multisensory systems and platform that permit the control of physical and biochemical parameters associated with the functionality of Organ On Chips, multi-channel 3-D microfluidic devices that simulates the activities: mechanics, physics and physiological/pathological response of organs and tissues. For this application, a wireless and portable system have been adopted, enabling the continuously supervision and a prompt modification in case of necessity of the cell cultivation parameters.
Unlike conventional health-monitoring systems (e.g., blood pressure meters), wearable electronic devices are portable, wearable, and they provide real-time, continuous, recorded data related to complex health conditions in a timely manner. With this aim, a part of the research activity is dedicated to the preparation of innovative thin coatings, exhibiting peculiar properties to be exploited for energy harvesting applications. Among the investigated flexible piezoelectric systems, great attention has been addressed to curable polymer matrix filled with different piezoelectric nanostructures, AlN or AlScN thin films deposited on Kapton or PET substrate. The design, optimization and development of wearable and flexible thermoelectric generators have been mainly focused on body area network devices and sensors applications. Thermoelectric energy harvesting is applied in a wide variety of applications, from biomedical to industrial, and in the last years it was observed an increasing interest of researchers and industries in the design and optimization of potentially scalable low cost solutions for self-powered wearable mobile electronics.