Soluções baseadas em sensores para medições de sinais vitais

Percorremos um longo caminho desde os medidores de pressão de combustível e óleo em veículos, e agora todos os recursos são instrumentados e registrados, para que possamos diagnosticar falhas depois que elas ocorrem e até mesmo antecipá-las, mas temos sido lentos em fazer o mesmo com nossos corpos.
(Fonte:LMD)
Nossos carros estão cheios de sensores - percorremos um longo caminho desde o medidor de combustível e pressão do óleo e agora todos os recursos são instrumentados e registrados, portanto, podemos não apenas diagnosticar falhas depois que elas ocorrem, mas também antecipá-las. Cada vez mais fazemos o mesmo com nossas casas, com smarthomes que se adaptam ao clima e otimizam o uso de recursos. Mas temos sido lentos em fazer o mesmo por nossos corpos.

A primeira geração de sensores pessoais para saúde era pouco mais do que brinquedos. Eles mediram o que era fácil de sentir, não o que é útil saber. As pessoas estão trabalhando muito para encontrar marcadores significativos do ponto de vista médico nos dados que coletam, mas isso é colocar a carroça na frente dos bois - coletar dados e encontrar um uso, em vez de dizer o que precisamos e então medi-los. Além disso, há um bom motivo pelo qual a FDA e a Marca CE Europeia definem um limite tão alto para um dispositivo médico. A história está cheia de óleo de cobra, e os médicos são corretamente céticos em relação a uma montanha de dados de um dispositivo de proveniência desconhecida.

Figura 1:Traçado de ECG do autor de Kardia. (Fonte:Por autor do aplicativo móvel Kardia da AliveCore)

A mudança veio primeiro com o Alivecor (agora chamado Kardia), que desenvolveu um ECG de uma derivação que se conecta a um telefone celular. Fiz esse registro na minha Kardia enquanto escrevia este artigo - e antes que todos os cardiologistas me ligassem, eu sei que deixei bloqueio de ramo. Estou relaxado porque posso verificar regularmente e confirmar que não mudou.

Agora estamos começando a ver outros dispositivos médicos verdadeiros que exploram sensores e a capacidade de nossos telefones de analisar seus dados. HealthyIO tem um produto muito elegante que analisa a cor das varetas de teste de urina usando a câmera de um smartphone. Seu truque brilhante é fornecer uma tabela de cores de referência que permite que a câmera e a iluminação sejam calibradas o tempo todo. O resultado é um dispositivo médico compatível com a precisão de um colorímetro de laboratório caro, mas que já está no seu bolso.

Figura 2:Sistema de colorímetro baseado em smartphone HealthyIO. (Fonte:Healthy.IO)

A próxima geração será de sensores de nível médico integrados ao telefone, gratuitos para o usuário, como a câmera ou o GPS. Minha empresa desenvolveu o V-Sensor, que mede a pressão arterial, temperatura, oxigênio no sangue, frequência respiratória e pulsação em um dispositivo do tamanho de um amendoim e que custa alguns dólares. Com Bluetooth habilitado e projetado para funcionar com nosso aplicativo e-Checkup, o V-Sensor é um dispositivo médico de Classe II (IIa na Europa). O V-Sensor foi projetado para ser embutido em um telefone quando o telefone é feito, mas, devido à forma como faz a interface, o telefone não se torna um dispositivo médico.

Figura 3:Construído em um smartphone, o LMD V-Sensor funciona com o aplicativo LMD e-Checkup para fornecer medições de sinais vitais como outros sensores de smartphone, como acelerômetros, suportam aplicativos de localização. (Fonte:LMD)

Além de ser excepcionalmente pequeno e acessível, ele tem uma maneira inovadora e patenteada de medir o absoluto pressão arterial. A pressão alta é uma assassina; em média, uma pessoa morre a cada 4 segundos porque sua pressão arterial está elevada. Pode ser facilmente tratado se você souber que o tem . É por isso que a medição absoluta é tão importante - muitos dispositivos tentam estimar a mudança em sua pressão sanguínea pela maneira como o pulso viaja ao longo da artéria, mas todos eles precisam ser calibrados frequentemente com um manguito. Se você tem uma braçadeira, já descobriu que tem pressão alta e não precisa do dispositivo. Nossa abordagem é diferente, porque emulamos exatamente o que a braçadeira vem fazendo há mais de 100 anos.

Como um manguito, medimos a pressão aplicada na artéria que apenas equilibra a pressão na artéria, com a torção que medimos na ponta do dedo e pedindo que você pressione com mais ou menos força para criar a pressão necessária. Essa abordagem precisa de muito poder de computação, tanto para se comunicar com o usuário para coletar os dados quanto para analisar os dados para encontrar as pressões sanguíneas sistólica e diastólica corretas, mas um processador de 2 GHz no telefone pode fornecer isso. Mas vale a pena o esforço - a braçadeira sobreviveu com todos os seus inconvenientes porque é precisa e funciona, assim como nossa solução.

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Projetamos o dispositivo para produção em massa, incluindo teste automatizado e caracterização dos sensores, e estabelecemos capacidade de fabricação. Como um dispositivo médico, ele deve passar por todo o processo para receber a Marca CE e ser liberado pelo FDA, NMPA na China e todos os outros reguladores e estamos construindo os dossiês de informações para isso.

Seja em um telefone ou em um dispositivo vestível ou autônomo que se conecta a um telefone ou computador por Bluetooth, isso fornece os cinco sinais vitais básicos para todos. Mas faz muito mais. Nosso ASIC inclui um ECG de uma derivação, como o Kardia, que mede entre a ponta do dedo e os dedos da outra mão. A partir de nossos dados medidos, podemos encontrar a rigidez das artérias e o débito cardíaco - a quantidade de sangue bombeado em cada batimento. Ao explorar outros sensores já presentes no telefone, como o acelerômetro, podemos detectar o tempo das válvulas cardíacas e a dinâmica dos movimentos do coração. Ao acompanhar as medições ao longo do tempo, esperamos ser capazes de detectar antes que se tornem críticas muitas condições, desde parada cardíaca súbita até COVID-19.

Versões futuras do V-Sensor terão outros recursos, alguns dos quais já foram patenteados e prontos para desenvolvimento. E, por mais que gostemos, não somos os únicos no mercado. A corrida é para transformar cada telefone e cada dispositivo de vestir em um verdadeiro dispositivo médico, liberado pelos reguladores e medindo os sinais vitais que sustentam o diagnóstico e o monitoramento.