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Pesquisadores criam dispositivos vestíveis sem fio personalizados, a partir de impressão 3D, que ‘nunca precisam de recarga’

Fonte

Universidade do Arizona

Data

quinta-feira. 14 outubro 2021 10:35

Sensores vestíveis para monitoramento, desde a contagem de passos até a frequência cardíaca, são bem comuns hoje em dia. Mas para cenários como identificar alguma fragilidade em adultos mais velhos, diagnosticar precocemente doenças que podem ser fatais, testar a eficácia de novos medicamentos ou monitorar o desempenho de atletas profissionais, dispositivos de classe médica são necessários.

Engenheiros da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, desenvolveram um tipo de dispositivo vestível que eles chamam de ‘dispositivo biossimbiótico’, que oferece vários benefícios sem precedentes. Os dispositivos não são apenas impressos em 3D personalizados e baseados em varreduras corporais dos usuários, mas também podem operar continuamente usando uma combinação de transferência de energia sem fio e armazenamento compacto de energia. A equipe, liderada pelo Dr. Philipp Gutruf, professor de Engenharia Biomédica na Faculdade de Engenharia da Universidade do Arizona, publicou suas descobertas na revista Science Advances.

“Não há nada parecido com isso”, disse o Dr. Gutruf, membro do Instituto BIO5 da universidade. “Apresentamos um conceito completamente novo de personalizar um dispositivo diretamente para uma pessoa e usar transmissão de energia sem fio para permitir que o dispositivo opere 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem precisar recarregar.”

Ajuste personalizado permite monitoramento preciso

Os sensores vestíveis atuais enfrentam várias limitações. Os relógios inteligentes, por exemplo, precisam ser carregados e só podem coletar quantidades limitadas de dados devido à sua colocação no pulso. Usando varreduras 3D do corpo de um usuário, que podem ser obtidas por meio de métodos incluindo ressonâncias magnéticas, tomografias computadorizadas e até mesmo imagens de smartphones combinadas cuidadosamente, o Dr. Gutruf e sua equipe podem imprimir em 3D dispositivos personalizados que envolvem várias partes do corpo. Pense em uma braçadeira de malha praticamente imperceptível, leve e respirável projetada especificamente para seu bíceps, panturrilha ou torso. A capacidade de se especializar no posicionamento do sensor permite que os pesquisadores acessem parâmetros fisiológicos que de outra forma não poderiam medir.

“Se você quiser algo próximo à temperatura corporal central continuamente, por exemplo, coloque o sensor na axila. Ou, se quiser medir como seu bíceps se deforma durante o exercício, podemos colocar um sensor nos dispositivos que pode fazer isso “, disse Tucker Stuart, doutorando em Engenharia Biomédica e primeiro autor do artigo. “Devido à maneira como fabricamos o dispositivo e o prendemos ao corpo, podemos usá-lo para coletar dados que um dispositivo vestível de pulso tradicional não seria capaz de coletar.”

Como esses dispositivos biossimbióticos são adaptados de forma personalizada ao usuário, eles também são altamente sensíveis. A equipe do professor Gutruf testou a capacidade do dispositivo de monitorar parâmetros, incluindo temperatura e esforço, enquanto uma pessoa saltou, caminhou em uma esteira ou praticou remo. No teste de remo, os participantes usaram vários dispositivos, monitorando a intensidade do exercício e a forma como os músculos deformavam com detalhes. Os dispositivos foram precisos o suficiente para detectar mudanças na temperatura corporal induzidas por subir um único lance de escada.

Assista ao vídeo de apresentação do dispositivo:

Contínuo, sem fio e sem esforço

O Dr. Gutruf e sua equipe não são os primeiros a adaptar dispositivos vestíveis para monitorar a saúde e o funcionamento do corpo. No entanto, os vestíveis atuais não têm a capacidade de rastrear métricas continuamente ou com precisão suficiente para tirar conclusões medicamente significativas.

Alguns vestíveis usados ​​pelos pesquisadores são patches que grudam na pele, mas que se soltam, por exemplo, quando a pessoa transpira. Mesmo vestíveis altamente sofisticados usados ​​em ambientes clínicos, como monitores de ECG, enfrentam esses problemas. Além disso, eles não são sem fio, o que limita fortemente a mobilidade. Os pacientes não podem seguir suas rotinas diárias normais se estiverem presos a dispositivos externos volumosos.

O dispositivo biossimbiótico que a equipe do Dr. Gutruf introduziu não usa adesivo e recebe energia de um sistema sem fio com alcance de vários metros. O dispositivo também inclui uma pequena unidade de armazenamento de energia, de modo que funcionará mesmo que o usuário saia do alcance do sistema, inclusive fora de casa.

“Esses dispositivos foram projetados para não exigir interação com o usuário. É tão simples quanto colocar o dispositivo. Então você esquece e ele faz o seu trabalho”, concluiu o Dr. Philipp Gutruf.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade do Arizona (em inglês).

Fonte: Emily Dieckman, Faculdade de Engenharia da Universidade do Arizona.

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