TX, 16/11/2022
Por Joseph E Harmon
Novos eletrônicos vestíveis combinados com inteligência artificial podem transformar a triagem de problemas de saúde.
Eletrônicos flexíveis e vestíveis estão entrando no uso diário e todo o seu potencial ainda precisa ser realizado. Em breve, essa tecnologia poderá ser usada para sensores médicos de precisão presos à pele, projetados para realizar monitoramento e diagnóstico de saúde. Seria como ter um centro médico de alta tecnologia à sua disposição.
Esse dispositivo semelhante a uma pele está sendo desenvolvido em um projeto entre o Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) e a Escola Pritzker de Engenharia Molecular (PME) da Universidade de Chicago. Liderando o projeto está Sihong Wang, professor assistente na UChicago PME com uma nomeação conjunta na divisão de Nanociência e Tecnologia de Argonne.
Usados rotineiramente, os eletrônicos vestíveis do futuro podem potencialmente detectar possíveis problemas de saúde emergentes – como doenças cardíacas, câncer ou esclerose múltipla – mesmo antes que os sintomas óbvios apareçam. O dispositivo também pode fazer uma análise personalizada dos dados de saúde rastreados, minimizando a necessidade de sua transmissão sem fio. "O diagnóstico para as mesmas medidas de saúde pode diferir dependendo da idade da pessoa, histórico médico e outros fatores", disse Wang. “Tal diagnóstico, com informações de saúde sendo coletadas continuamente por um longo período, é muito intensivo em dados”.
Tal dispositivo precisaria coletar e processar uma grande quantidade de dados, bem acima do que até mesmo os melhores smartwatches podem fazer hoje, e teria que fazer essa trituração de dados com baixíssimo consumo de energia em um espaço muito pequeno.
Para atender a essa necessidade, a equipe recorreu à computação neuromórfica. Essa tecnologia de IA imita a operação do cérebro treinando em conjuntos de dados anteriores e aprendendo com a experiência. Suas vantagens incluem compatibilidade com material elástico, menor consumo de energia e velocidade mais rápida do que outros tipos de IA.
O outro grande desafio que a equipe enfrentou foi integrar a eletrônica em um material elástico semelhante a uma pele. O material chave em qualquer dispositivo eletrônico é um semicondutor. Na eletrônica rígida atual usada em telefones celulares e computadores, normalmente é um chip de silício sólido. A eletrônica extensível exige que o semicondutor seja um material altamente flexível que ainda seja capaz de conduzir eletricidade.
O "chip" neuromórfico semelhante à pele da equipe consiste em um filme fino de um semicondutor de plástico combinado com eletrodos de nanofios de ouro elásticos. Mesmo quando esticado até o dobro do tamanho normal, seu dispositivo funcionou conforme planejado, sem formação de rachaduras.
Como um teste, a equipe construiu um dispositivo de IA e o treinou para distinguir sinais saudáveis de eletrocardiograma (ECG) de quatro sinais diferentes que indicam problemas de saúde. Após o treinamento, o dispositivo foi mais de 95% eficaz na identificação correta dos sinais de ECG.
O semicondutor de plástico também passou por análise na linha de luz 8-ID-E na Advanced Photon Source (APS), uma instalação do usuário do DOE Office of Science em Argonne. A exposição a um intenso feixe de raios X revelou como as moléculas que compõem o material do dispositivo semelhante à pele se reorganizam ao dobrar de comprimento. Esses resultados forneceram informações em nível molecular para entender melhor as propriedades do material.
"A atualização planejada do APS aumentará o brilho de seus feixes de raios X em até 500 vezes", disse Joe Strzalka, físico de Argonne. "Estamos ansiosos para estudar o material do dispositivo em suas condições normais de operação, interagindo com partículas carregadas e alterando o potencial elétrico em seu ambiente. Em vez de um instantâneo, teremos mais um filme da resposta estrutural do material no nível molecular." O maior brilho da linha de luz e melhores detectores possibilitarão medir o quão macio ou duro o material se torna em resposta às influências ambientais.
"Embora ainda exija mais desenvolvimento em várias frentes, nosso dispositivo pode um dia ser um divisor de águas em que todos possam obter seu estado de saúde de uma maneira muito mais eficaz e frequente", acrescentou Wang.
Esta pesquisa foi publicada na Matter em um artigo intitulado "Dispositivos neuromórficos intrinsecamente elásticos para processamento corporal de dados de saúde com inteligência artificial".
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Fonte:https://techxplore.com/news/2022-11-skin-like-electronics-health.html
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