Onderzoekers van het Worcester Polytechnic Institute (WPI) ontwikkelen een sensor ter grootte van een pleister die het zuurstofgehalte in het bloed van een baby meet. een essentiële indicatie van de effectiviteit van de longen en of het weefsel van de baby voldoende zuurstof krijgt. In tegenstelling tot de huidige systemen die in ziekenhuizen worden gebruikt, dit geminiaturiseerde draagbare apparaat zal flexibel en rekbaar zijn, draadloze, goedkoop, en mobiel, waardoor het kind mogelijk het ziekenhuis kan verlaten en op afstand kan worden gecontroleerd.

Ulkuhan Güler, assistent-professor elektrische en computertechniek en directeur van WPI's Integrated Circuits and Systems Lab, leidt het project gericht op het mogelijk maken van zieke, gehospitaliseerde baby's worden losgekoppeld van bedrade sensoren, zodat ze gemakkelijker en vaker kunnen worden onderzocht, gehouden, en mocht zelfs naar huis. Guler en haar team hebben een miniatuur zuurstofmonitor voor baby's ontwikkeld, die bloedgassen meet die door de huid diffunderen en de gegevens draadloos rapporteert.

"Langdurig verblijf in het ziekenhuis is kostbaar en kan een belasting zijn voor gezinnen, " zei Guler. "En studies hebben aangetoond dat de gezondheid van baby's verbetert wanneer ze bij hun familie zijn. Ons doel met deze betaalbare, mobiel apparaat is om artsen meer flexibiliteit te geven bij het monitoren van hun patiënten, zowel in het ziekenhuis als thuis."

Typisch, het transcutaan meten van zuurstofmolecuulniveaus omvat het gebruik van een systeem met een monitor van ongeveer 5 pond die op een stopcontact is aangesloten, en sensoren die over het algemeen op de monitor zijn aangesloten. Het gezondheidsapparaat van Guler maakt gebruik van draadloze energieoverdracht. Het zal ook draadloos met internet worden verbonden, zodat een alarm op een monitor in een dokterspraktijk of smartphone-app medisch personeel en familieleden zou waarschuwen als het zuurstofniveau van de baby begint te dalen.

Het apparaat is ontworpen om PO2 te meten, of de partiële zuurstofdruk, die de hoeveelheid opgeloste zuurstof in het bloed aangeeft - een nauwkeurigere indicator voor de gezondheid van de luchtwegen dan een eenvoudige meting van de zuurstofsaturatie, die gemakkelijk kan worden genomen met een pulsoximetrieapparaat dat voorzichtig op een vinger wordt geklemd. En het meten van het PO2-niveau via een niet-invasief apparaat dat op de huid is bevestigd, is net zo nauwkeurig als een bloedtest.

De draagbare zuurstofmonitor voor baby's zou ook nuttig zijn voor volwassenen, vooral mensen met ernstige astma en senioren met COPD, of chronische obstructieve longziekte, dat is een ongeneeslijke, progressieve longziekte en de derde doodsoorzaak in de Verenigde Staten, volgens de Centers for Disease Control and Prevention. Guler zal de wearable voor volwassenen aanpassen, en maak een gerelateerde smartphone-app, in een andere fase van haar onderzoek.

Guler werkt samen met Pratap Rao, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde bij WPI, en Laurens Rijn, MD, voorzitter van de afdeling kindergeneeskunde en een universitair hoofddocent aan de University of Massachusetts Medical School. Ian Costanzo en Devdip Sen, beide afgestudeerde studenten in elektrotechniek en computertechniek aan WPI, werken ook samen met Guler om een ​​chip te maken die uiteindelijk zal fungeren als het hart voor het draagbare apparaat.

"Het concept van de technologie is dat als we meer toegankelijke gegevens hebben voor een persoon van elke leeftijd, we zullen beter voor deze patiënten kunnen zorgen, " zei Rijn, die Guler heeft geadviseerd over wat er nodig is in een ziekenhuis en thuisomgeving. "Het idee van niet-invasieve, ongebonden, toegankelijke dataverzameling opent een hele nieuwe wereld van zorg."

de chip, ontworpen om te werken in de draagbare zuurstofmonitor, activeert de optische sensoren, vangt analoge signalen van de sensor op, zorgt voor energiebeheer, en bevat de vereiste schakelingen. Guler en het team hebben de individuele circuits op maat ontworpen, zoals signaalopvangcircuits en stuurcircuits voor optisch gebaseerde uitleescircuits. In de volgende fase van het onderzoeksproject, ze zijn van plan de chip uit te rusten met meer circuits om de analoge signalen te digitaliseren, de vastgelegde en gedigitaliseerde gegevens verzenden, en stroom opwekken via een draadloze verbinding. Op dat punt, het wordt een compleet systeem op de chip.

In een interdepartementale samenwerking Guler and Rao are creating miniaturized thin and flexible sensors for the wearable healthcare devices so they will be comfortable and secure on the babies while they're moving.

The team has written four papers (two more papers are in preparation about their research) focusing separately on miniaturizing devices, creating the prototype, oxygen measurement techniques, and building the chip. Three of the papers are under review. Een, titled "A Prototype Towards a Transcutaneous Oxygen-Sensing Wearable, " was presented at the Biomedical Circuits and Systems Conference, or BioCAS 2019, in Nara, Japan in October.