Plataforma portátil alimentada por luz ambiental permite monitoreo continuo de la salud

Una limitación importante es el alto consumo energético de los sensores ópticos, que requieren la operación constante de LEDs y la transmisión inalámbrica de datos, lo que a menudo obliga al uso de baterías voluminosas. Estas limitaciones hacen que las tecnologías portátiles actuales sean engorrosas e inadecuadas para un uso prolongado e ininterrumpido. Ahora, investigadores han desarrollado una solución portátil que reduce la carga de la batería al captar la luz ambiental y optimizar la gestión de la energía en función de las condiciones ambientales, lo que permite un funcionamiento continuo las 24 horas.

Esta plataforma portátil inalámbrica adaptativa, desarrollada por el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST, Daejeon, Corea del Sur), en colaboración con la Universidad Northwestern (Evanston, IL, EUA), integra tres tecnologías complementarias para recolectar y gestionar la energía de fuentes de luz ambiental:

El primero, el método fotométrico, ajusta dinámicamente el brillo del LED según la luz ambiental, atenuándolo en condiciones de mucha luz y aumentándolo en entornos con poca luz, lo que generó un ahorro de energía de hasta un 86,22 % en entornos bien iluminados.

El segundo, el método fotovoltaico, utiliza células solares multiunión de alta eficiencia para generar electricidad tanto con iluminación interior como exterior. Incluye un sistema adaptativo que alterna entre 11 configuraciones de energía para un uso óptimo de la energía.

El tercero, el método fotoluminiscente, incorpora micropartículas de aluminato de estroncio en la encapsulación del sensor. Estas partículas absorben la luz durante el día y la emiten en la oscuridad, proporcionando iluminación de respaldo para las mediciones incluso en ausencia de luz.

Juntos, estos tres métodos operan en conjunto para garantizar el funcionamiento continuo del dispositivo en condiciones de iluminación variables. Además, la plataforma incluye procesamiento de datos dentro del sensor, lo que reduce las necesidades de comunicación inalámbrica al comprimir los datos de 400 B/s a solo 4 B/s.

Para validar la plataforma, los investigadores la probaron en cuatro condiciones de iluminación (interior brillante, iluminación tenue, infrarrojo y oscuridad total) con participantes adultos sanos. Los hallazgos, publicados en Nature Communications, muestran que el dispositivo portátil demostró una precisión de medición a la par con los equipos médicos comerciales. En pruebas con modelos de ratón, midió con precisión la saturación de oxígeno en sangre incluso en condiciones de hipoxia.

El sistema fue compatible con diversas aplicaciones de sensores, incluido un sensor de fotopletismografía para la frecuencia cardíaca y la saturación de oxígeno, un dosímetro de luz azul para la protección de la piel y un sensor de sudor para monitorear la sal, la glucosa y el pH.

De cara al futuro, el equipo anticipa una adopción más amplia de esta tecnología portátil autosuficiente en energía, con el fin de impulsar la atención médica preventiva, reducir los costos sanitarios y aumentar la competitividad en el mercado de dispositivos médicos portátiles.

“Esta tecnología permitirá la monitorización continua de la salud las 24 horas, transformando el paradigma médico, pasando de centrarse en el tratamiento a centrarse en la prevención”, afirmó la profesora Kyeongha Kwon, investigadora principal del estudio. “Se prevén ahorros de costes gracias al diagnóstico temprano, así como una mayor competitividad tecnológica en el mercado de dispositivos portátiles de salud de nueva generación”.

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KAIST
Universidad Northwestern