Um wireless, monitor wearable construído com eletrônicos extensíveis pode permitir conforto, monitoramento de saúde de adultos a longo prazo, bebês e crianças pequenas sem preocupação com lesões cutâneas ou reações alérgicas causadas por sensores adesivos convencionais com géis condutores.

O monitor macio e adaptável pode transmitir eletrocardiograma (ECG), frequência cardíaca, dados de frequência respiratória e atividade de movimento de até 15 metros para um dispositivo de gravação portátil, como um smartphone ou tablet. Os componentes eletrônicos são montados em um substrato extensível e conectados a ouro, eletrodos semelhantes à pele através de conectores impressos que podem esticar com o filme médico no qual estão embutidos.

"Este monitor de saúde tem uma vantagem chave para crianças pequenas que estão sempre em movimento, uma vez que o dispositivo macio e conformado pode acomodar essa atividade com uma integração suave na pele, "disse Woon-Hong Yeo, professor assistente na Escola de Engenharia Mecânica George W. Woodruff e no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter do Instituto de Tecnologia da Geórgia. "Isso foi projetado para atender às necessidades de monitoramento eletrônico de saúde de pessoas cuja pele sensível pode ser prejudicada por monitores convencionais."

Detalhes do monitor foram relatados em 24 de julho no jornal Ciência Avançada . A pesquisa foi apoiada pelo Fundo de Inovação Imlay da Children's Healthcare de Atlanta, NextFlex (Instituto de Manufatura de Eletrônicos Híbridos Flexíveis), e por uma concessão inicial do Instituto de Eletrônica e Nanotecnologia da Georgia Tech. O monitor foi estudado em modelos animais e humanos.

Como o dispositivo se adapta à pele, ele evita problemas de sinal que podem ser criados pelo movimento dos eletrodos de metal-gel típicos através da pele. O dispositivo pode até mesmo obter sinais precisos de uma pessoa que está caminhando, correndo ou subindo escadas.

"Quando você coloca um eletrodo convencional no peito, o movimento de sentar ou andar cria artefatos de movimento que são difíceis de separar dos sinais que você deseja medir, "ele disse." Porque nosso dispositivo é macio e conformado, ele se move com a pele e fornece informações que não podem ser vistas com os artefatos de movimento dos sensores convencionais. "

A avaliação contínua com um monitor de saúde sem fio pode melhorar a avaliação das crianças e ajudar os médicos a identificar tendências mais cedo, potencialmente facilitando a intervenção antes que uma condição progrida, disse o Dr. Kevin Maher, cardiologista pediátrico do Children's Healthcare de Atlanta.

"A geração de dados contínuos dos sistemas respiratório e cardiovascular pode permitir a aplicação de diagnósticos avançados para detectar mudanças no estado clínico, resposta a terapias e implementação de intervenção precoce, "Maher disse." Um dispositivo para seguir literalmente cada respiração que uma criança dá pode permitir o reconhecimento e intervenção precoces antes de uma apresentação mais grave de uma doença. "

Usado em casa, um monitor vestível pode detectar mudanças que, de outra forma, não seriam aparentes, ele disse. Em ambientes clínicos, o dispositivo sem fio pode permitir que as crianças se sintam menos "presas" ao equipamento. "Vejo este dispositivo como uma mudança significativa nos cuidados de saúde pediátrica e estou entusiasmado com a parceria com a Georgia Tech no projeto, "Maher acrescentou.

O monitor usa três eletrodos de ouro embutidos no filme que também contém o equipamento de processamento eletrônico. Todo o monitor de saúde tem apenas sete centímetros de diâmetro, e uma versão mais avançada em desenvolvimento terá a metade desse tamanho. O monitor sem fio agora é alimentado por uma pequena bateria recarregável, mas as versões futuras podem substituir a bateria por um sistema externo de carregamento de radiofrequência.

Yeo e seus colaboradores, incluindo o primeiro autor e colega de pós-doutorado Yun-Soung Kim, estão se concentrando em aplicações pediátricas devido à necessidade de monitoramento ambulatorial em crianças. Contudo, eles imaginam que o monitor de saúde também pode ser usado para outros grupos de pacientes, incluindo adultos mais velhos que também podem ter pele sensível. Para adultos, haveria vantagens adicionais.

"O monitor pode ser usado por vários dias, talvez por até duas semanas, "Yeo disse." A membrana é à prova d'água, para que um adulto pudesse tomar banho enquanto o usava. Depois de usar, os componentes eletrônicos podem ser reciclados. "

Duas versões do monitor foram desenvolvidas. Um é baseado em esparadrapo médico e projetado para uso de curto prazo em um hospital ou outra instalação de cuidados, enquanto o outro usa um filme médico de elastômero macio aprovado para uso no tratamento de feridas. Este último pode permanecer na pele por mais tempo.

“Os dispositivos estão completamente secos e não requerem um gel para captar os sinais da pele, "Yeo explicou." Não há nada entre a pele e o sensor ultrafino, por isso é confortável de usar. "

Como o monitor pode ser usado por longos períodos de tempo, pode fornecer um registro de longo prazo de dados de ECG úteis para a compreensão de problemas cardíacos em potencial. "Usamos o aprendizado profundo para monitorar os sinais enquanto os comparamos aos dados de um grupo maior de pacientes, "Yeo disse." Se uma anormalidade for detectada, pode ser relatado sem fio por meio de um smartphone ou outro dispositivo conectado. "

A fabricação do circuito do monitor usa filme fino, padrões de cobre em forma de malha que podem se flexionar com o substrato macio. Os chips são a única parte não flexível, mas eles são montados no substrato macio isolado de tensão em vez de uma placa de circuito de plástico tradicional.

Como próximos passos, Yeo planeja reduzir o tamanho do dispositivo e adicionar recursos para medir outros parâmetros relacionados à saúde, como temperatura, oxigênio no sangue e pressão arterial. Um marco importante seria um ensaio clínico para avaliar o desempenho em comparação com monitores convencionais de saúde.

Para Yeo, que se especializou em nano e microengenharia, a perspectiva de ver o dispositivo em testes clínicos - e, em última análise, usado em hospitais infantis - é um incentivo poderoso.

"Será um sonho tornado realidade para mim ver algo que desenvolvemos ser útil para alguém que está sofrendo, ", disse ele." Todos nós queremos ver os desenvolvimentos na ciência e na engenharia traduzidos em melhores cuidados aos pacientes. "