Los nuevos dispositivos, diseñados para adaptarse a las personas, podrían significar grandes mejoras en el control y el tratamiento de enfermedades – ScienceDaily

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Los sensores portátiles para rastrear todo, desde el recuento de pasos hasta la frecuencia cardíaca, son casi omnipresentes. Pero para escenarios como medir el inicio de la fragilidad en los ancianos, diagnosticar rápidamente enfermedades potencialmente mortales, probar la eficacia de nuevos medicamentos o monitorear el desempeño de los atletas profesionales, se necesitan dispositivos de grado médico.

Los ingenieros de la Universidad de Arizona han desarrollado un tipo de dispositivo portátil al que llaman «dispositivo biosimbiótico», que tiene varios beneficios sin precedentes. Los dispositivos no solo se imprimen en 3D de forma personalizada y se basan en escaneos del cuerpo del usuario, sino que también pueden funcionar de forma continua mediante una combinación de transferencia de energía inalámbrica y almacenamiento de energía compacto. El equipo, dirigido por Philipp Gutruf, profesor asistente de ingeniería biomédica y miembro de la facultad Craig M. Berge de la Facultad de Ingeniería, publicó los resultados hoy en la revista. Avances científicos.

«No hay nada igual», dijo Gutruf, miembro del instituto BIO5 de la universidad. «Presentamos un concepto completamente nuevo de adaptar un dispositivo directamente a una persona y usar la transmisión de energía inalámbrica para permitir que el dispositivo funcione 24 horas al día, 7 días a la semana sin tener que recargar».

El ajuste personalizado permite un seguimiento preciso

Los sensores portátiles actuales enfrentan varias limitaciones. Los relojes inteligentes, por ejemplo, deben cargarse y solo pueden recopilar cantidades limitadas de datos debido a su ubicación en la muñeca. Utilizando escaneos 3D del cuerpo del usuario, que se pueden recopilar a través de métodos que incluyen resonancia magnética, tomografías computarizadas e incluso imágenes de teléfonos inteligentes cuidadosamente combinadas, Gutruf y su equipo pueden imprimir en 3D dispositivos personalizados que envuelven varias partes del cuerpo. Piense en un manguito de malla transpirable, ligero y prácticamente imperceptible diseñado específicamente para sus bíceps, pantorrillas o torso. La capacidad de especializar la colocación de sensores permite a los investigadores medir parámetros fisiológicos que de otro modo no podrían.

«Si desea algo que se acerque continuamente a la temperatura corporal central, por ejemplo, debe colocar el sensor debajo de la axila. O, si desea medir cómo se deforman sus bíceps durante el ejercicio, podemos colocar un sensor en los dispositivos. ¿Quién puede lograrlo? esto «, dijo Tucker Stuart, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica y primer autor del artículo. «Gracias a la forma en que fabricamos el dispositivo y lo conectamos al cuerpo, podemos usarlo para recopilar datos que un dispositivo portátil tradicional montado en la muñeca no podría recopilar».

Dado que estos dispositivos biosimbióticos están personalizados para el usuario, también son muy sensibles. El equipo de Gutruf probó la capacidad del dispositivo para monitorear parámetros, incluida la temperatura y el esfuerzo, cuando una persona saltaba, caminaba en una cinta de correr y usaba una máquina de remo. En la prueba de la máquina de remo, los sujetos usaron múltiples dispositivos, monitoreando la intensidad del ejercicio y cómo los músculos se deformaron con gran detalle. Los dispositivos eran lo suficientemente precisos como para detectar los cambios de temperatura corporal inducidos al subir un solo tramo de escaleras.

Continuo, inalámbrico y sin esfuerzo

Gutruf y su equipo no son los primeros en adaptar los dispositivos portátiles para monitorear la salud y el funcionamiento del cuerpo. Sin embargo, los dispositivos portátiles actuales carecen de la capacidad de realizar un seguimiento de las métricas de forma continua o con la precisión suficiente para sacar conclusiones significativas desde el punto de vista médico.

Algunos dispositivos portátiles utilizados por los investigadores son parches que se adhieren a la piel pero se desprenden cuando la piel pasa por su proceso normal de muda o, a veces, cuando una persona suda. Incluso los dispositivos portátiles altamente sofisticados que se utilizan en entornos clínicos, como los monitores de ECG, enfrentan estos problemas. Además, no son inalámbricos, lo que limita gravemente la movilidad. Los pacientes no pueden seguir con su rutina diaria normal si están atados a dispositivos externos voluminosos.

El dispositivo biosimbiótico que presentó el equipo de Gutruf no utiliza adhesivo y recibe su energía de un sistema inalámbrico con un alcance de varios metros. El dispositivo también incluye una pequeña unidad de almacenamiento de energía, de modo que funciona incluso si el usuario está fuera del alcance del sistema, incluso fuera de casa.

«Estos dispositivos están diseñados para no requerir ninguna interacción con el usuario», dijo Gutruf. «Es tan simple como encender el dispositivo. Luego lo olvidas y hace su trabajo».

Esta investigación fue financiada por el programa piloto de subvenciones de semillas de biociencia de la Fundación Flinn. El equipo también trabajó con Tech Launch Arizona, el brazo de marketing de la universidad, para proteger la propiedad intelectual y lanzar una startup para llevar la tecnología al mercado.

Video del nuevo sensor portátil: https://www.youtube.com/watch?v=MhSeWGbuVTU

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