Los investigadores han combinado una nueva película sensible al oxígeno con el aprendizaje automático para crear un sensor portátil capaz de medir la oxigenación de los tejidos a través de la piel. El dispositivo podría usarse para monitorear los niveles de oxígeno de una persona de forma continua para aplicaciones en medicina y deportes.

El dispositivo inalámbrico es fácil de operar y se comunica de forma inalámbrica, lo que lo hace muy adecuado para monitorear de forma remota los niveles de oxígeno fuera de los entornos de atención médica.

"El dispositivo está diseñado para cualquier escenario en el que exista el riesgo de un flujo sanguíneo comprometido y una falta de oxígeno en las extremidades y los tejidos, "dijo Conor Evans, el investigador principal del proyecto. "La tecnología es particularmente poderosa para situaciones médicas donde las herramientas tradicionales de saturación de oxígeno en sangre no brindan información adecuada. Las aplicaciones de este dispositivo inalámbrico portátil de oxígeno van desde lesiones traumáticas como accidentes automovilísticos y lesiones en el campo de batalla hasta monitoreo posquirúrgico y cuidado de heridas. "

Juan Pedro Cascales y Conor L. Evans del Massachusetts General Hospital y la Harvard Medical School presentarán la investigación en el Congreso virtual OSA Imaging and Applied Optics Congress y Optical Sensors and Sensing Congress que se celebrará del 19 al 23 de julio.

El dispositivo, usado como un reloj de pulsera a la mitad del antebrazo, consta de una carcasa impresa en 3D, un pequeño cabezal sensor y una película adhesiva de detección de oxígeno. Los componentes electrónicos procesan los datos del sensor y permiten que el dispositivo envíe grabaciones a través de Bluetooth o Wi-Fi.

El sensor funciona detectando la vida útil de la fosforescencia y la intensidad de una película acrílica sensora de oxígeno. Dos LED en el cabezal del sensor excitan la película de detección de oxígeno con luz ultravioleta. Un fotodiodo detecta la fase de luz emitida por la película de detección de oxígeno en respuesta. La comparación de la fase de la luz emitida por los LED con la fase de la luz emitida por la película sensora de oxígeno proporciona una medida del nivel de oxígeno en el tejido debajo de la película.

"Este es el primer monitor de oxígeno transcutáneo no invasivo verdaderamente portátil, "dijo Juan Pedro Cascales, autor principal del proyecto. "La simplicidad, precisión, talla pequeña, y la facilidad de uso del dispositivo significa que puede ir a cualquier lugar y ser utilizado por médicos, enfermeras paramédicos, y también a los pacientes en su propia casa ".

Para calibrar el sensor, Los investigadores expusieron el dispositivo a una variedad de temperaturas dentro de una cámara con una mezcla de nitrógeno y aire y ajustaron las calibraciones hasta que las fases se alinearon con las de un sensor comercial.

Los investigadores probaron el dispositivo colocándolo en la pata delantera de un cerdo de Yorkshire. Cuando se aplicó un torniquete sobre la articulación del codo, el sensor detectó una caída de oxígeno que refleja la reducción del flujo sanguíneo. Las mediciones estaban bien alineadas con las de un sensor de referencia comercial y no se vieron afectadas por las variaciones de temperatura. humedad u otros factores ambientales, haciendo que el sensor sea práctico para su uso fuera del laboratorio.

El equipo utilizó un enfoque de aprendizaje automático para entrenar el sistema a fin de medir con precisión los niveles de oxígeno en diferentes condiciones. Este enfoque también permitió a los investigadores dar cuenta del fotoblanqueo, la tendencia de los materiales excitados por la luz a perder gradualmente su capacidad de emitir luz. El fotoblanqueo es una limitación común de los dispositivos basados ​​en la medición de la intensidad de la luz.

"Ahora estamos llevando a cabo los primeros ensayos clínicos en humanos, y estamos emocionados de compartir nuestros resultados pronto, ", dijo Evans." También estamos construyendo más pequeñas, Versiones más ergonómicas y optimizadas del dispositivo que pueden comunicarse con cualquier reloj inteligente. teléfono inteligente tableta, o computadora, "agregó Cascales.

El proyecto innovador ha sido financiado por el Departamento de Defensa a través del Programa de Fotónica Médica Militar y del Programa de Transformación de Tecnologías para el Warfighter.