Un pequeño dispositivo electrónico puede controlar el corazón y reconocer el habla

El dispositivo elástico captura señales fisiológicas del cuerpo, tiene propiedades físicas muy parecidas con la piel humana y puede ser ubicado en casi cualquier superficie del cuerpo, según el profesor de CU Boulder Jae-Woong Jeong, uno de los autores principales.

El sensor, que se asemeja a una tirita pequeña, pesa menos de un centésimo de onza y puede reunir datos fisiológicos continuos. "Este dispositivo tiene una densidad de masa muy baja y puede emplearse para la monitorización cardiovascular, el reconocimiento de voz e interfaces hombre-máquina en la vida cotidiana --apunta Jeong, del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Informática y Energética--. Es muy cómodo y útil; se puede pensar en él como un pequeño estetoscopio portátil".

"Las características delgadas, suaves y parecidas a la piel de estos dispositivos portátiles avanzados proporcionan capacidades únicas para 'escuchar' los sonidos intrínsecos de los órganos vitales del cuerpo, incluyendo los pulmones y el corazón, con importantes consecuencias en el monitoreo continuo de la salud fisiológica", destaca Rogers, profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica y Cirugía Neurológica y director del Centro de Electrónica Bio-Integrada en Northwestern.

Los investigadores dicen que el nuevo dispositivo puede captar ondas mecánicas que se propagan a través de tejidos y fluidos en el cuerpo humano debido a la actividad fisiológica natural, revelando firmas acústicas características de eventos individuales; como apertura y cierre de válvulas cardiacas, vibraciones de las cuerdas vocales e, incluso, movimientos en los tractos gastrointestinales.

PUEDE INTEGRAR ELECTRODOS

El sensor, cuyas características se detallan en un artículo publicado en 'Science Advances', también puede integrar electrodos que son capaces de registrar señales de electrocardiograma (ECG), que miden la actividad eléctrica del corazón, así como señales de electromiograma (EMG), que miden la actividad eléctrica de los músculos en reposo y durante la contracción.

Aunque el sensor fue conectado a un sistema externo de adquisición de datos para las pruebas, puede convertirse fácilmente en un dispositivo inalámbrico, según Jeong. Estos sensores podrían ser de uso en lugares remotos y ruidosos --incluyendo campos de batalla-- produciendo señales de voz o de cardiología silenciosas y de alta calidad que puedan ser leídas en tiempo real en instalaciones médicas distantes. "Usando los datos de estos sensores, un médico en un hospital lejos de un paciente sería capaz de hacer un diagnóstico rápido y preciso", destaca Jeong.

Las señales de vibración de las cuerdas vocales también podrían emplearse por el personal militar o civil para controlar robots, vehículos o drones. Las capacidades de reconocimiento de voz del sensor también tienen implicaciones para mejorar la comunicación para las personas que sufren de impedimentos del habla, plantea este experto.

Como parte del estudio, el equipo utilizó el dispositivo para medir las respuestas acústicas cardiacas y la actividad del ECG --como la detección de soplos cardiacos-- en un grupo de voluntarios mayores en Camp Lowell Cardiology, una clínica privada en Tucson, Arizona, Estados Unidos, colaborando con la Universidad de Arizona, un socio del proyecto. Los investigadores consiguieron detectar las señales acústicas de coágulos de sangre en un experimento de laboratorio relacionado.

El polímero pegajoso y flexible que encapsula el pequeño dispositivo es lo suficientemente elástico para seguir la deformación de la piel, apunta el primer autor del estudio, Yuhao Liu, que obtuvo su doctorado en la Universidad de Illinois-Urbana Champaign y ahora trabaja en Lam Research, con sede en Fremont, California, Estados Unidos. El dispositivo contiene un pequeño acelerómetro comercial para medir la vibración de la acústica corporal y permite la evaporación del sudor humano.

Los investigadores también mostraron que se pueden utilizar las vibraciones de las cuerdas vocales reunidas cuando el dispositivo está en la garganta para controlar videojuegos y otras máquinas. Como parte del estudio, un sujeto de prueba fue capaz de controlar un juego de Comecocos usando las vibraciones de las cuerdas vocales para las palabras "arriba", "abajo", "izquierda" y "derecha".