O mercado de dispositivos médicos vestíveis está crescendo pouco mais de 27% ao ano e deve atingir um valor de US$ 174 bilhões até 2030, de acordo com a empresa de inteligência de negócios Market Research Future. Dado o potencial dessa tecnologia para fornecer monitoramento e diagnóstico de saúde 24 horas por dia, 7 dias por semana, individualmente, seu crescimento futuro pode ir muito além desses números. O Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA, em colaboração com a Escola Pritzker de Engenharia Molecular (PME) da Universidade de Chicago, está ajudando a concretizar esse futuro desenvolvendo um dispositivo semelhante à pele que é semelhante a ter um “centro médico de alta tecnologia à sua disposição instantânea.”
Os futuros eletrônicos vestíveis podem detectar condições de saúde emergentes antes mesmo que os sintomas óbvios apareçam, sugere um comunicado de imprensa do Argonne National Laboratory. Os dispositivos também podem realizar análises personalizadas dos dados de saúde rastreados, minimizando a necessidade de transmissão sem fio.
Para coletar e processar uma quantidade tão grande de dados com um consumo de energia muito baixo em um espaço minúsculo, é necessário o uso de uma tecnologia chamada computação neuromórfica, disseram os pesquisadores. Com base na inteligência artificial (IA), a tecnologia 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, disse o comunicado à imprensa.
O outro grande desafio que a equipe enfrentou foi integrar a eletrônica em um material elástico semelhante à pele. Semicondutores usados em dispositivos eletrônicos rígidos atuais, como telefones celulares, normalmente são um chip de silício sólido. Não importa quão tecnologicamente avançado seja o wearable, é sabido que, se o dispositivo for desconfortável de usar, a adoção do usuário cai vertiginosamente. Além de ser condutor, o material usado para o semicondutor tinha que ser altamente flexível.
O chip neuromórfico semelhante à pele da equipe de pesquisa consiste em um filme fino de um semicondutor de plástico combinado com eletrodos de nanofios de ouro elásticos. Três tipos de plástico foram usados na construção, disse o pesquisador Sihong Wang ao PlasticsToday: “Um tipo de polímero conjugado com propriedades semicondutoras e condutoras de íons, que foram projetadas com elasticidade através de nossa pesquisa; um organo-hidro-gel como eletrólito; e um substrato de elastômero de polidimetilsiloxano (PDMS). Mesmo quando o dispositivo é esticado para o dobro do seu tamanho normal, ele funcionou como planejado sem a formação de rachaduras.
Para testar o conceito, os pesquisadores construíram um dispositivo de IA e o treinaram 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.
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, disse o Argonne National Laboratory.