Il monitoraggio costante dei segni vitali della salute è necessario in una varietà di ambienti clinici come le unità di terapia intensiva, per i pazienti con condizioni di salute critiche, il monitoraggio della salute nelle strutture di assistenza agli anziani e nelle carceri o nelle situazioni di monitoraggio della sicurezza in cui la sonnolenza può causare incidenti.
Ciò si ottiene ora principalmente tramite sistemi di contatto cablati o invasivi. Tuttavia, questi sono scomodi o, per i pazienti con ustioni o per i bambini con area cutanea insufficiente, non sono adatti.
Gli scienziati dell’Università di Sydney Nano Institute e del NSW Smart Sensing Network hanno ora sviluppato un sistema radar fotonico che consente un monitoraggio altamente preciso e non invasivo.
La ricerca è pubblicata oggi in Fotonica della natura.
Utilizzando il loro sistema radar recentemente sviluppato e brevettato, i ricercatori hanno monitorato i rospi delle canne e sono stati in grado di rilevare con precisione a distanza le pause nei modelli respiratori. Il sistema è stato utilizzato anche su dispositivi che simulano la respirazione umana.
Gli scienziati affermano che ciò dimostra una prova di principio per l’utilizzo del radar fotonico che potrebbe consentire il monitoraggio dei segni vitali di più pazienti da un’unica stazione centralizzata.
Il Pro-Vice-Cancelliere (Ricerca) dell’Università di Sydney e responsabile di questa ricerca, il professor Ben Eggleton, ha dichiarato: “Il nostro principio guida qui è quello di superare i problemi di comfort e privacy, fornendo al contempo un monitoraggio dei segni vitali estremamente accurato”.
Un vantaggio di questo approccio è la capacità di rilevare i segni vitali a distanza, eliminando la necessità del contatto fisico con i pazienti. Ciò non solo migliora il comfort del paziente, ma riduce il rischio di contaminazione incrociata, rendendolo prezioso in ambienti in cui il controllo delle infezioni è fondamentale.
“Il radar fotonico utilizza un sistema fotonico basato sulla luce, piuttosto che l’elettronica tradizionale, per generare, raccogliere ed elaborare i segnali radar. Questo approccio consente la generazione a banda molto ampia di segnali in radiofrequenza (RF), offrendo segnali altamente precisi e simultanei, monitoraggio multiplo dei soggetti”, ha affermato l’autore principale Ziqian Zhang, uno studente di dottorato presso la School of Physics.
“Il nostro sistema ha combinato questo approccio con LiDAR: rilevamento e portata della luce. Questo approccio ibrido ha fornito un sistema di rilevamento dei segni vitali con una risoluzione fino a sei millimetri con una precisione a livello di micrometro. Questo è adatto per ambienti clinici”.
Approcci alternativi al monitoraggio senza contatto si sono generalmente basati su sensori ottici, utilizzando telecamere a infrarossi e a lunghezza d’onda visibile.
“I sistemi basati su telecamere hanno due problemi. Uno è l’elevata sensibilità alle variazioni delle condizioni di illuminazione e del colore della pelle. L’altro è con la privacy dei pazienti, con immagini ad alta risoluzione dei pazienti che vengono registrate e archiviate nell’infrastruttura di cloud computing”, ha affermato il professor Eggleton che è anche co-direttore del NSW Smart Sensing Network.
La tecnologia di rilevamento a radiofrequenza (RF) può monitorare in remoto i segni vitali senza la necessità di registrazioni visive, fornendo una protezione della privacy integrata. L’analisi del segnale, inclusa l’identificazione delle firme sanitarie, può essere eseguita senza richiedere l’archiviazione nel cloud delle informazioni.
Il coautore, il dottor Yang Liu, ex studente di dottorato nel team del professor Eggleton, ora con sede presso l’EPFL in Svizzera, ha dichiarato: “Una vera innovazione nel nostro approccio è la complementarità: il nostro sistema dimostrato ha la capacità di abilitare simultaneamente il rilevamento radar e LiDAR. Questo ha una ridondanza incorporata; se uno dei due sistemi incontra un guasto, l’altro continua a funzionare.”
I sistemi radar RF convenzionali, che si basano interamente sull’elettronica, hanno una larghezza di banda RF ridotta e quindi hanno una risoluzione inferiore. Ciò significa che non possono separare bersagli vicini o distinguerli in un ambiente disordinato.
Affidarsi esclusivamente al LiDAR, che utilizza lunghezze d’onda della luce molto più corte, offre portata e risoluzione migliorate, ma ha capacità di penetrazione limitate attraverso oggetti come i vestiti.
“Il nostro sistema proposto massimizza l’utilità di entrambi gli approcci attraverso l’integrazione delle tecnologie fotoniche e della radiofrequenza”, ha affermato Zhang.
Lavorando con collaboratori e partner della NSW Smart Sensing Network, i ricercatori sperano che questa ricerca fornisca una piattaforma per sviluppare un sistema di monitoraggio dei segni vitali economico, ad alta risoluzione e a risposta rapida con applicazione negli ospedali e nei servizi correttivi.
“Il prossimo passo è miniaturizzare il sistema e integrarlo in chip fotonici che potrebbero essere utilizzati in dispositivi portatili”, ha affermato Zhang.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
