Alvo de wearables COVID-19

COVID-19 continua a dominar as manchetes e uma das indústrias mais visivelmente afetadas é o esporte profissional. Quando o basquete voltou à ação isolado em julho, a NBA e a WNBA ofereceram aos jogadores a opção de usar o Oura Ring para monitorar sua saúde. O anel inteligente pode, de acordo com seu fabricante, prever o início dos sintomas do COVID-19 com até três dias de antecedência com 90% de precisão.



A plataforma de software do anel, desenvolvida pelo Rockefeller Neuroscience Institute da West Virginia University, usa modelos baseados em inteligência artificial para prever quando um jogador pode começar a se sentir doente com base em dados fisiológicos coletados pelos sensores embutidos no anel e armazenados em um aplicativo de smartphone. Especificamente, o anel coleta dados de volume de pulso sanguíneo que são usados ​​para determinar a freqüência cardíaca, a variabilidade da freqüência cardíaca e a freqüência respiratória. Os anéis também coletam dados de temperatura corporal, dados de movimento das mãos e um registro de data e hora. Esses dados são então baixados por meio do aplicativo do smartphone para a plataforma de IA para análise.

Para coletar essas informações, além de um sensor de temperatura corporal e um acelerômetro, o Oura Ring inclui um sensor de fotopletismografia (PPG), um tipo de sensor que tem sido usado em dispositivos médicos e wearables de pulso há anos. Dependendo da localização no corpo, um sensor PPG é projetado para ser colocado (por exemplo, testa, pulso, lóbulo da orelha, etc.), o sensor inclui um ou mais LEDs vermelhos / infravermelhos, LEDs verdes ou, às vezes, ambos, bem como um fotodetector para medir a intensidade de comprimentos de onda aplicáveis. A intensidade da luz detectada pelo fotodiodo é então usada para determinar parâmetros fisiológicos, como freqüência cardíaca e volume de sangue.




Os LEDs IR são capazes de penetrar mais profundamente no corpo, por exemplo, no tecido muscular, mas são mais suscetíveis a artefatos de movimento como o movimento do dispositivo sobre a pele, irregularidades da pele e temperatura ambiente, tornando os LEDs verdes uma opção melhor para alguns formulários. A inclusão de um acelerômetro para adquirir a direção do movimento reduz o impacto dos artefatos de movimento, tornando o uso de um LED IR uma opção viável em aplicações onde poderia não ser de outra forma. Esta é a abordagem que os criadores do anel Oura parecem ter adotado.

Como mostra o diagrama abaixo, um sensor PPG emite luz que é refletida (ou às vezes transmitida através) do tecido em um fotodiodo.

Este diagrama mostra a função do sensor PPG.

Embora a configuração dependa do aplicativo, um sensor PPG típico pode combinar um ou mais emissores de LED, um detector óptico e um circuito de processamento de sinal. A pulsação óptica combinada com a detecção síncrona pode reduzir os requisitos de energia operacional e melhorar a rejeição da luz ambiente.

Como exemplo, o ADPD144RI da Analog Devices usa dois LEDs vermelhos (660 nm) e dois IR (880 nm) e um fotodetector de quatro segmentos otimizado para emissões de vermelho e IR. Os LEDs emitem luz pulsada em sincronização com um circuito de condicionamento de sinal analógico, que inclui amplificação de transimpedância, rejeição de luz ambiente e ganho. Cada um dos quatro sinais condicionados é encaminhado para um ADC e, em seguida, para um acumulador. Após o cálculo da média, o sinal resultante pode ser lido por meio de registradores de saída ou de um buffer FIFO. Veja um diagrama de blocos para o módulo abaixo.

Este é um diagrama de blocos para o módulo sensor óptico ADPD144RI PPG.

A especificação de temperatura operacional para o ADPD144RI é de -40 ° C a +85 ° C. A temperatura da junção do LED é especificada em 105 ° C. A classificação ESD do modelo do corpo humano é 3000 kV. Essas especificações indicam um design robusto que deve operar de forma confiável em aplicações médicas internas.

A tecnologia PPG foi explorada pela primeira vez na década de 1930 e hoje há uma série de dispositivos médicos e vestíveis no mercado. De acordo com uma previsão do Medgadget datada de 4 de abril de 2020, o mercado global de vestíveis médicos foi avaliado em cerca de US $ 13 bilhões em 2019 e deve atingir quase US $ 38 bilhões em 2025.

Os wearables como o Oura Ring não são, no entanto, uma panacéia. Existem algumas preocupações sobre a eficácia do produto, a mais significativa das quais é o pequeno número de estudos realizados até o momento sobre a capacidade preditiva de dispositivos vestíveis em geral. Outras deficiências intrínsecas incluem precisão de medição, principalmente tendo a ver com variações introduzidas pelo movimento, o que afetaria a capacidade preditiva do modelo de AI, bem como o tempo de início dos sintomas de COVID-19 vs. transmissão de pico, que pode não coincidir. Até o momento, o FDA não aprovou dispositivos vestíveis para fins de detecção COVID-19.

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EDN.