Los wearables apuntan a COVID-19

COVID-19 continúa dominando los titulares y una de las industrias más visiblemente afectadas son los deportes profesionales. Cuando el baloncesto volvió a la acción de forma aislada en julio, la NBA y la WNBA ofrecieron a los jugadores la opción de usar el Oura Ring para controlar su salud. El anillo inteligente puede, según su fabricante, predecir la aparición de los síntomas del COVID-19 hasta tres días antes con un 90% de precisión.

La plataforma de software del anillo, desarrollada por el Instituto de Neurociencia Rockefeller de la Universidad de West Virginia, utiliza modelos basados ​​en inteligencia artificial para pronosticar cuándo un jugador podría comenzar a sentirse enfermo en función de los datos fisiológicos recopilados por los sensores integrados en el anillo y almacenados en una aplicación de teléfono inteligente. Específicamente, el anillo recopila datos de volumen de pulso sanguíneo que se utilizan para determinar la frecuencia cardíaca, la variabilidad de la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria. Los anillos también recopilan datos de temperatura corporal, datos de movimiento de las manos y una marca de tiempo. Luego, estos datos se descargan a través de la aplicación del teléfono inteligente a la plataforma de inteligencia artificial para su análisis.

Para recopilar esta información, además de un sensor de temperatura corporal y un acelerómetro, el Oura Ring incluye un sensor de fotopletismografía (PPG), un tipo de sensor que se ha utilizado en dispositivos médicos y dispositivos portátiles de muñeca durante años. Dependiendo de la ubicación en el cuerpo, un sensor PPG está diseñado para colocarse (por ejemplo, frente, muñeca, lóbulo de la oreja, etc.), el sensor incluye uno o más LED rojos / infrarrojos, LED verdes o, a veces, ambos, así como un fotodetector para medir la intensidad de las longitudes de onda aplicables. La intensidad de la luz detectada por el fotodiodo se utiliza para determinar parámetros fisiológicos como la frecuencia cardíaca y el volumen de sangre.

Los LED de infrarrojos pueden penetrar más profundamente en el cuerpo, por ejemplo, en el tejido muscular, pero son más susceptibles a los artefactos de movimiento como el movimiento del dispositivo sobre la piel, las irregularidades de la piel y la temperatura ambiente, lo que hace que los LED verdes sean una mejor opción para algunos. aplicaciones. La inclusión de un acelerómetro para adquirir la dirección del movimiento reduce el impacto de los artefactos de movimiento, lo que hace que el uso de un LED de infrarrojos sea una opción viable en aplicaciones donde no podría ser de otra manera. Este es el enfoque que parecen haber adoptado los creadores del anillo de Oura.

Como muestra el diagrama a continuación, un sensor de PPG emite luz que se refleja (o, a veces, se transmite a través) del tejido hacia un fotodiodo.

Este diagrama muestra la función del sensor PPG.

Aunque la configuración depende de la aplicación, un sensor PPG típico puede combinar uno o más emisores LED, un detector óptico y circuitos de procesamiento de señales. La pulsación óptica combinada con la detección síncrona puede reducir los requisitos de potencia operativa y mejorar el rechazo de la luz ambiental.

Por ejemplo, el ADPD144RI de Analog Devices utiliza dos LED rojos (660 nm) y dos IR (880 nm) y un fotodetector de cuatro segmentos optimizado para emisiones rojas e IR. Los LED emiten luz pulsada en sincronización con un circuito de acondicionamiento de señal analógico, que incluye amplificación de transimpedancia, rechazo de luz ambiental y ganancia. Cada una de las cuatro señales condicionadas se enruta a un ADC y luego a un acumulador. Después de promediar, la señal resultante se puede leer a través de registros de salida o un búfer FIFO. Vea un diagrama de bloques para el módulo a continuación.

Este es un diagrama de bloques para el módulo de sensor óptico ADPD144RI PPG.

La especificación de temperatura de funcionamiento para el ADPD144RI es de -40 ° C a +85 ° C. La temperatura de unión del LED se especifica a 105 ° C. La clasificación ESD del modelo de cuerpo humano es de 3000 kV. Estas especificaciones indican un diseño robusto que debería funcionar de manera confiable en aplicaciones médicas de interior.

La tecnología PPG se exploró por primera vez en la década de 1930 y hoy en día existen varios dispositivos médicos y dispositivos portátiles en el mercado. Según un pronóstico de Medgadget con fecha del 4 de abril de 2020, el mercado mundial de dispositivos médicos portátiles se valoró en casi $ 13 mil millones en 2019 y se espera que alcance casi $ 38 mil millones en 2025.

Los wearables como el anillo Oura no son, sin embargo, una panacea. Existen algunas preocupaciones sobre la eficacia del producto, la más significativa de las cuales es el pequeño número de estudios realizados hasta la fecha sobre la capacidad predictiva de los dispositivos portátiles en general. Otras deficiencias intrínsecas incluyen la precisión de la medición, principalmente relacionadas con las variaciones introducidas por el movimiento, que afectarían la capacidad predictiva del modelo de IA, así como el momento en el que aparecen los síntomas de COVID-19 frente a la transmisión máxima, que pueden no coincidir. Hasta la fecha, la FDA no ha aprobado dispositivos portátiles con el propósito de detectar COVID-19.

>> Este artículo se publicó originalmente el nuestro sitio hermano, EDN.