Pesquisadores do Worcester Polytechnic Institute (WPI) estão desenvolvendo um sensor do tamanho de um band-aid que mede os níveis de oxigênio no sangue de um bebê, uma indicação vital da eficácia dos pulmões e se o tecido do bebê está recebendo suprimento de oxigênio adequado. Ao contrário dos sistemas atuais usados ​​em hospitais, este dispositivo vestível miniaturizado será flexível e extensível, sem fio, barato, e móvel - possivelmente permitindo que a criança saia do hospital e seja monitorada remotamente.

Ulkuhan Guler, professor assistente de engenharia elétrica e da computação e diretor do Laboratório de Sistemas e Circuitos Integrados da WPI, está liderando o projeto focado em capacitar doentes, bebês hospitalizados para serem desligados de sensores com fio, para que possam ser examinados com mais facilidade e frequência, guardado, e até mesmo autorizado a ir para casa. Guler e sua equipe desenvolveram um monitor de oxigênio em miniatura para bebês, que mede os gases sanguíneos que se difundem pela pele e relata os dados sem fio.

"Estadias prolongadas no hospital são caras e podem ser um peso para as famílias, "disse Guler." E estudos têm mostrado que a saúde dos bebês melhora quando estão com suas famílias. Nosso objetivo com este preço acessível, dispositivo móvel é dar aos médicos mais flexibilidade no monitoramento de seus pacientes no hospital e em casa. "

Tipicamente, medir os níveis de moléculas de oxigênio transcutaneamente envolve o uso de um sistema com um monitor de aproximadamente 5 libras conectado a uma tomada elétrica, e sensores que geralmente são conectados ao monitor. O dispositivo de saúde de Guler usará transferência de energia sem fio. Ele também será conectado à Internet sem fio para que um alarme em um monitor em um consultório médico ou aplicativo de smartphone notifique a equipe médica e membros da família se o nível de oxigênio do bebê começar a cair.

O dispositivo é projetado para medir PO2, ou a pressão parcial de oxigênio, que indica a quantidade de oxigênio dissolvido no sangue - um indicador mais preciso da saúde respiratória do que uma simples medição de saturação de oxigênio, que pode ser facilmente tomado com um dispositivo de oximetria de pulso gentilmente preso em um dedo. E medir o nível de PO2 por meio de um dispositivo não invasivo conectado à pele é tão preciso quanto um exame de sangue.

O monitor de oxigênio do bebê vestível também seria útil para adultos, especialmente pessoas com asma grave e idosos com DPOC, ou doença pulmonar obstrutiva crônica, que é incurável, doença pulmonar progressiva e a terceira principal causa de morte nos Estados Unidos, de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças. Guler vai modificar o wearable para adultos, e criar um aplicativo de smartphone relacionado, em outra fase de sua pesquisa.

Guler está colaborando com Pratap Rao, professor associado de engenharia mecânica na WPI, e Lawrence Rhein, MD, presidente do departamento de pediatria e professor associado da University of Massachusetts Medical School. Ian Costanzo e Devdip Sen, ambos estudantes de graduação em engenharia elétrica e de computação no WPI, também está trabalhando com Guler para criar um chip que acabará por atuar como o coração do dispositivo vestível.

“O conceito da tecnologia é que se tivermos dados mais acessíveis para uma pessoa de qualquer idade, poderemos cuidar melhor desses pacientes, "disse Rhein, que tem aconselhado Guler sobre o que é necessário em um hospital e em casa. "A ideia de não invasivo, sem amarras, a coleta de dados acessíveis abre um novo mundo de cuidados. "

O chip, projetado para funcionar dentro do monitor de oxigênio vestível, ativa os sensores ópticos, captura sinais analógicos do sensor, lida com o gerenciamento de energia, e contém os circuitos necessários. Guler e a equipe projetaram os circuitos individuais de forma personalizada, tais como circuitos de captura de sinal e circuitos de driver para circuitos de leitura de base óptica. Na próxima fase do projeto de pesquisa, eles planejam equipar o chip com mais circuitos para digitalizar os sinais analógicos, transmitir os dados capturados e digitalizados, e criar energia a partir de um link sem fio. Nesse ponto, será um sistema completo no chip.

Em uma colaboração interdepartamental, Guler and Rao are creating miniaturized thin and flexible sensors for the wearable healthcare devices so they will be comfortable and secure on the babies while they're moving.

The team has written four papers (two more papers are in preparation about their research) focusing separately on miniaturizing devices, creating the prototype, oxygen measurement techniques, and building the chip. Three of the papers are under review. 1, titled "A Prototype Towards a Transcutaneous Oxygen-Sensing Wearable, " was presented at the Biomedical Circuits and Systems Conference, or BioCAS 2019, in Nara, Japan in October.