Os pesquisadores combinaram um novo filme sensor de oxigênio com aprendizado de máquina para criar um sensor vestível capaz de medir a oxigenação dos tecidos através da pele. O dispositivo pode ser usado para monitorar os níveis de oxigênio de uma pessoa em uma base contínua para aplicações na medicina e esportes.
O dispositivo sem fio é fácil de operar e se comunica por wireless, tornando-o adequado para monitorar remotamente os níveis de oxigênio fora dos ambientes de saúde.
“O dispositivo se destina a qualquer cenário em que haja risco de comprometimento do fluxo sanguíneo e falta de oxigênio nos membros e tecidos”, disse Conor Evans, o principal pesquisador do projeto. “A tecnologia é particularmente poderosa para situações médicas em que as ferramentas tradicionais de saturação de oxigênio no sangue falham em fornecer informações adequadas. As aplicações deste dispositivo de oxigênio sem fio vestível variam de lesões traumáticas, como acidentes de carro e lesões no campo de batalha, até o monitoramento pós-cirúrgico e tratamento de feridas.”
Juan Pedro Cascales e Conor L. Evans, do Massachusetts General Hospital e da Harvard Medical School, apresentarão a pesquisa no congresso virtual OSA Imaging and Applied Optics e Optical Sensors and Sensing, a ser realizado de 19 a 23 de julho.
O dispositivo, usado como um relógio de pulso no meio do antebraço, consiste em uma caixa impressa em 3D, uma pequena cabeça sensora e um filme adesivo para detecção de oxigênio. Os componentes eletrônicos processam dados do sensor e permitem que o dispositivo envie gravações via Bluetooth ou Wi-Fi.
O sensor funciona detectando o tempo de vida da fosforescência e a intensidade de um filme acrílico de detecção de oxigênio. Dois LEDs na cabeça do sensor excitam o filme sensor de oxigênio com luz ultravioleta. Um fotodiodo detecta a fase da luz emitida pelo filme sensor de oxigênio em resposta. Comparar a fase da luz emitida pelos LEDs com a fase da luz emitida pelo filme sensor de oxigênio fornece uma medida do nível de oxigênio no tecido sob o filme.
“Este é o primeiro monitor de oxigênio transcutâneo não invasivo verdadeiramente vestível”, disse Juan Pedro Cascales, autor principal do projeto. “A simplicidade, precisão, tamanho pequeno e facilidade de uso do dispositivo significam que ele pode ir a qualquer lugar e ser usado por médicos, enfermeiras, paramédicos e também por pacientes em suas próprias casas.”
Para calibrar o sensor, os pesquisadores expuseram o dispositivo a uma variedade de temperaturas dentro de uma câmara com uma mistura de nitrogênio e ar e ajustaram as calibrações até as fases ficarem alinhadas com as de um sensor comercial.
Os pesquisadores testaram o dispositivo conectando-o ao membro frontal de um porco Yorkshire. Quando um torniquete foi aplicado sobre a articulação do cotovelo, o sensor detectou uma queda no oxigênio refletindo a redução do fluxo sanguíneo. As medições foram bem alinhadas com as de um sensor de referência comercial e não foram afetadas por variações de temperatura, umidade ou outros fatores ambientais, tornando o sensor prático para uso fora do laboratório.
A equipe usou uma abordagem de aprendizado de máquina para treinar o sistema para medir com precisão os níveis de oxigênio em diferentes condições. Essa abordagem também permitiu que os pesquisadores levassem em consideração o fotodegradação, a tendência dos materiais excitados pela luz de perder gradualmente sua capacidade de emitir luz. Fotodegradação é uma limitação comum dos dispositivos baseados na medição da intensidade da luz.
“Estamos agora realizando os primeiros testes clínicos em humanos e estamos ansiosos para compartilhar nossos resultados em breve”, disse Evans. ?Também estamos construindo versões menores, mais ergonômicas e otimizadas do dispositivo, que podem se comunicar com qualquer smartwatch, smartphone, tablet ou computador?, acrescentou Cascales.
O projeto inovar foi financiado pelo Departamento de Defesa por meio do Programa de Fotônica Médica Militar e também do Programa de Tecnologias de Transformação para o Warfighter.
Publicado em 02/07/2021 08h52
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