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English to Portuguese: Biomedical engineers develop wearable respiration monitor with children's toy General field: Medical Detailed field: Mechanics / Mech Engineering
Source text - English Biomedical engineers develop wearable respiration monitor with children's toy
Researchers at the University of California, Irvine have developed a wearable, disposable respiration monitor that provides high-fidelity readings on a continuous basis. It's designed to help children with asthma and cystic fibrosis and others with chronic pulmonary conditions.
The inexpensively produced sensors were created by UCI biomedical engineers using the popular children's toy Shrinky Dinks, thin sheets of plastic that are painted or drawn on and then shrunk with heat.
Placed in two positions—one between the ninth and 10th ribs and another on the abdomen—the Band-Aid-like devices track the rate and volume of the wearer's respiration by measuring the local strain on the application areas. The information gleaned could, in the case of asthma, help warn of an oncoming attack.
"The current standard of care in respiration monitoring is a pulmonary function test that's often difficult to perform and limited in terms of the snapshot it provides of a patient's respiratory health—meaning problems can sometimes be missed," said Michael Chu, UCI graduate student researcher in biomedical engineering and lead author of a paper on the innovation published today in npj Digital Medicine. "Our new stretch sensors allow users to walk around and go about their lives while vital information on the health of their lungs is being collected."
The devices are made by applying a very thin layer of metal to a sheet of the plastic toy and then heat-shrinking it to cause corrugation. The film is then transferred to a soft, stretchy material—similar to small bandage—that can be adhered to a patient. Signals from embedded sensors can be transmitted via Bluetooth to be displayed on a smartphone app.
Michelle Khine, UCI professor of biomedical engineering, in whose lab the devices were developed, said she was inspired to pursue the innovation after the birth of her son nine months ago. Complications required the newborn to be confined to the neonatal intensive care unit hooked up to an array of machines supplying oxygen and monitoring his breathing.
"Despite having his whole tiny body covered in sensors, all the hospital staff could get was respiration rate information. If you looked at the vitals monitor, you'd see this waveform, so it looked like they were getting [respiration volume] information, but they weren't," Khine said. "I felt so helpless with my child just lying in this box. I wasn't allowed to carry him for eight days, so it was heartbreaking—but also frustrating to see all of these wires hooked up to him but not giving all the information we wanted."
She said those days in the hospital following the birth of her son were strongly motivating to her as a biomedical engineer: "I sent some pictures of him all wired up to my students, and I said, 'We have to be able to do better than this. This is 2018. It's insane.'"
Khine's lab is well-known for employing Shrinky Dinks as a platform for medical applications. About a decade ago, she innovated the use of the toy to produce microfluidic devices.
"It's amazing that this toy for kids has enabled us to create these robust sensors that may one day benefit children and others around the world," she said.
So far, members of the Khine lab have tested the new technology on healthy subjects, but there are plans for a pilot trial with a small number of asthma sufferers in the coming months.
Explore further: The Shrinky Dink solution
More information: Michael Chu et al, Respiration rate and volume measurements using wearable strain sensors, npj Digital Medicine (2019). DOI: 10.1038/s41746-019-0083-3
Provided by: University of California, Irvine
Translation - Portuguese Engenheiros Biomédicos desenvolvem monitor respiratório com tecnologia vestível em brinquedos infantis
Pesquisadores na Universidade da Califórnia, em Irvine, conseguiram projetar um monitor respiratório com tecnologia vestível que confere análises respiratórias de alta precisão continuamente. Foi desenvolvido para ajudar crianças com asma, fibrose cística e outros com doenças crônicas pulmonares.
Esses sensores, que são produzidos a baixo custo, foram criados pelos engenheiros biomédicos da UCI usando o brinquedo infantil popular Shrinky Dinks, em que finas camadas de plástico são pintadas ou desenhadas e então são retraídos com calor.
O aparelho é posicionado em duas posições - uma entre a nona e a décima costela, a outra sendo posta no abdômen - os aparelhos em forma da Band-Aid rastreiam a taxa e o volume da respiração do paciente medindo a pressão local nas áreas aplicadas. A informação obtida poderia, em caso de asma, ajudar a alertar para uma possível crise.
"O tratamento padrão atual para monitoramento respiratório é um teste de funcionamento pulmonar cujo procedimento normalmente é difícil e limitado em termos dos gráficos que são gerados da saúde respiratória de um paciente - ou seja, problemas podem às vezes passar despercebidos,” afirmou Michael Chu, estudante da UCI, pesquisador em engenharia biomédica e autor principal de um artigo de inovação publicado hoje em npj Digital Medicine. "Nossos novos avanços em sensores permitem que os usuários andem livremente e sigam suas vidas enquanto informações vitais sobre a saúde dos seus pulmões está sendo coletada.”
Os sensores são feitos pela aplicação de uma camada extremamente fina de metal em um brinquedo de plástico e então a retração pelo calor causa enrugamento. A folha é em seguida transferida para um material macio e elástico - similar a um pequeno curativo - que pode aderir-se ao paciente. Os sinais dos sensores incorporados podem ser transmitidos via Bluetooth para serem exibidos num aplicativo de smartphone.
Michelle Khine, UCI professora de Engenharia Biomédica, que teve os sensores desenvolvidos no seu laboratório, disse que foi inspirada pela busca por inovação devido ao nascimento do seu filho nove meses atrás. As complicações exigiram que o recém-nascido ficasse confinado à unidade de tratamento intensivo neonatal conectada a uma série de máquinas fornecendo oxigênio e monitorando sua respiração.
"Apesar de ter todo seu pequeno corpo coberto por sensores, tudo que os funcionários do hospital conseguiram analisar foi o ritmo respiratório. Se você olhasse para o monitor dos sinais vitais, você veria essa forma ondulatória, então parecia que eles estavam obtendo informação (volume respiratório), mas eles não estavam. "Eu me senti tão angustiada com meu bebê simplesmente deitado nessa caixa” Eu não tive permissão para segurá-lo por oito dias, então fiquei com o coração partido - mas também frustrada por ver tantos fios ligados a ele e apesar disso não recebíamos toda a informação que queríamos.”
Ela diz que aqueles dias no hospital após o nascimento do seu filho foram um fator muito importante para motivá-la como engenheira biomédica. "Eu mandei algumas fotos dele cheio de fios para meus estudantes, e eu falei: ‘Nós temos que fazer melhor do que isso. Estamos em 2018. Isso é uma loucura.’”
Os laboratório Khine é conhecido por utilizar Shrinky Dinks como plataforma para aplicações médicas. Há aproximadamente uma década, ela inovou o uso do brinquedo para produzir aparelhos que liberam microfluidos.
“É incrível como esse brinquedo nos permitiu criar esses sensores robustos que podem um dia beneficiar crianças e outros pelo mundo,” ela conta.
Até hoje, os membros do laboratório Khine continuam testando a nova tecnologia em voluntários saudáveis, mas há planos para um teste piloto com um número de pacientes sofrendo com asma nos meses seguintes.
Explore mais: A solução Shrinky Dink
Mais informações: Michael Chu et al, Respiration rate and volume measurements using wearable strain sensors, npj Digital Medicine (2019). DOI: 10.1038/s41746-019-0083-3
Promovido por: Universidade da Califórnia, Irvine
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Years of experience: 8. Registered at ProZ.com: Feb 2019.
I am a Brazilian native translator, proofreader and subtitler from Portuguese to English and from English to Portuguese and Proofreader, majoring in Bioprocess Engineering at Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ). I have taken part in water treatment in the Chemical Industry research at Chemistry School (EQ/UFRJ) and I am currently assistant researcher in miogenesis of cell cultures. I also have competences in Biological, Medical, Mathematical, Earth Sciences and Programming.
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