Monitor de saúde completo e vestível

Os engenheiros desenvolveram um adesivo de pele macio e elástico que pode ser usado no pescoço para monitorar continuamente a pressão arterial e a frequência cardíaca enquanto mede os níveis de glicose, lactato, álcool ou cafeína do usuário. É o primeiro dispositivo vestível que monitora sinais cardiovasculares e vários níveis bioquímicos no corpo humano ao mesmo tempo.

Esse tipo de wearable pode ser usado por pessoas com condições médicas subjacentes para monitorar sua própria saúde regularmente. Também pode ser usado para monitoramento remoto de pacientes, especialmente durante a pandemia de COVID-19, quando as pessoas estão minimizando as visitas pessoais a um profissional de saúde.

Sensores completamente diferentes são mesclados em uma única pequena plataforma tão pequena quanto um selo postal. Cada sensor fornece uma imagem separada de uma mudança física ou química. A integração de todos eles em um patch vestível permite que essas diferentes imagens sejam usadas juntas para obter uma visão mais abrangente do que está acontecendo no corpo.

O adesivo é uma fina folha de polímeros elásticos que podem se adaptar à pele. Ele é equipado com um sensor de pressão arterial e dois sensores químicos – um que mede os níveis de lactato (um biomarcador de esforço físico), cafeína e álcool no suor e outro que mede os níveis de glicose no líquido intersticial. O adesivo é capaz de medir três parâmetros ao mesmo tempo, um de cada sensor:pressão arterial, glicose e lactato, álcool ou cafeína.

O sensor de pressão arterial fica próximo ao centro do adesivo. Consiste em um conjunto de pequenos transdutores de ultrassom que são soldados ao patch por uma tinta condutora. Uma voltagem aplicada aos transdutores faz com que eles enviem ondas de ultrassom para o corpo. Quando as ondas de ultrassom são refletidas em uma artéria, o sensor detecta os ecos e traduz os sinais em uma leitura da pressão arterial.

Os sensores químicos são dois eletrodos que são impressos em tela no patch de tinta condutora. O eletrodo que detecta lactato, cafeína e álcool está impresso no lado direito do adesivo; ele funciona liberando uma droga chamada pilocarpina na pele para induzir o suor e detectar as substâncias químicas no suor. O outro eletrodo, que detecta a glicose, está impresso no lado esquerdo; ele funciona passando uma corrente elétrica leve através da pele para liberar o fluido intersticial e medindo a glicose nesse fluido.

Nos testes, os indivíduos usaram o adesivo no pescoço enquanto realizavam várias combinações das seguintes tarefas:exercitar-se em uma bicicleta ergométrica, comer uma refeição com alto teor de açúcar, beber uma bebida alcoólica e beber uma bebida com cafeína. As medições do adesivo coincidiram com as coletadas por dispositivos de monitoramento comerciais, como um manguito de pressão arterial, medidor de lactato sanguíneo, glicosímetro e bafômetro.

Um dos maiores desafios na confecção do patch foi eliminar a interferência entre os sinais dos sensores. Para fazer isso, os pesquisadores tiveram que descobrir o espaçamento ideal entre o sensor de pressão arterial e os sensores químicos. Eles descobriram que um centímetro de espaçamento funcionou, mantendo o dispositivo o menor possível.

Eles também tiveram que descobrir como proteger fisicamente os sensores químicos do sensor de pressão arterial. Este último normalmente vem equipado com um gel de ultra-som líquido para produzir leituras claras. Mas os sensores químicos também são equipados com seus próprios hidrogéis e se algum gel líquido do sensor de pressão sanguínea sair e entrar em contato com os outros géis, causará interferência entre os sensores. Em vez disso, os pesquisadores usaram um gel de ultrassom sólido que funciona tão bem quanto a versão líquida, mas sem o vazamento.

O trabalho em andamento inclui o encolhimento dos componentes eletrônicos do sensor de pressão arterial. No momento, o sensor precisa estar conectado a uma fonte de energia e a uma máquina de bancada para exibir suas leituras. O objetivo final é colocar tudo isso no patch e tornar tudo sem fio.