‘Fitbit para la cara’ puede convertir cualquier máscara facial en un dispositivo de monitoreo inteligente

Aproximadamente del tamaño de una moneda de veinticinco centavos, FaceBit se engancha a cualquier máscara con un pequeño imán. Crédito: Universidad de Northwestern

Los ingenieros de la Universidad de Northwestern han desarrollado una nueva plataforma de sensor inteligente para máscaras faciales que denominan «Fitbit para la cara».

Apodado «FaceBit», el sensor liviano de un cuarto de tamaño usa un pequeño imán para adherirse a cualquier N95, máscara facial quirúrgica o de tela.

No solo puede detectar la frecuencia respiratoria, la frecuencia cardíaca y el tiempo de uso de la máscara en tiempo real del usuario, sino que también puede reemplazar las pruebas engorrosas midiendo el ajuste de la máscara. Luego, toda esta información se transmite de forma inalámbrica a una aplicación de teléfono inteligente, que contiene un tablero para el monitoreo de la salud en tiempo real. La aplicación puede alertar de inmediato al usuario cuando surgen problemas inesperados, como una frecuencia cardíaca elevada o una fuga en la máscara. Los datos fisiológicos también podrían usarse para predecir la fatiga, el estado de salud física y el estado emocional.

Aunque una pequeña batería alimenta el dispositivo, FaceBit está diseñado para recolectar energía de cualquier variedad de fuentes ambientales, incluida la fuerza de la energía del usuario. respiración, movimiento y calor del aliento de un usuario, así como del sol. Esto prolonga la vida útil de la batería del sensor, alargando el tiempo entre cargas.

«Queríamos diseñar una máscara facial inteligente para los profesionales de la salud que no necesita ser enchufada de manera inconveniente durante la mitad de un turno», dijo Josiah Hester de Northwestern, quien dirigió el desarrollo del dispositivo. «Aumentamos la energía de la batería con la recolección de energía de varias fuentes, lo que significa que puede usar la máscara durante una semana o dos sin tener que cargar o reemplazar la batería».

La investigación se publicó la semana pasada en las Actas de la ACM sobre tecnologías interactivas, móviles, usables y ubicuas. En el estudio, los investigadores encontraron que la precisión de FaceBit era similar a la de los dispositivos de grado clínico y que la batería duraba más de 11 días entre cargas.

FaceBit fuera de una máscara, junto a su pequeña batería. Crédito: Northwestern University

Aproximación a la prueba de ajuste

Antes de diseñar FaceBit, Hester y sus colaboradores primero entrevistaron a médicos, enfermeras y asistentes médicos para comprender mejor sus necesidades de máscaras faciales inteligentes. En una serie de encuestas, todos los médicos indicaron que la calidad del ajuste de la mascarilla era lo más importante, especialmente cuando se trabaja directamente con pacientes con infecciones virales.

Para asegurarse de que sus mascarillas N95 estén correctamente selladas en la cara, los trabajadores de la salud se someten periódicamente a una «prueba de ajuste» de 20 minutos. Durante este proceso, los trabajadores de la salud primero se colocan un respirador N95 y luego una capucha transparente sobre toda la cabeza. Luego, otro trabajador bombea nieblas de aerosoles dulces o amargas dentro de la campana. La concentración del aerosol se incrementa gradualmente dentro de la capucha hasta que la persona que usa el respirador pueda detectarlo. Si el usuario sabe amargo o dulce antes de una cierta cantidad de bombas de aerosol, entonces la máscara no está sellada correctamente.

Aunque FaceBit de Hester aún no puede reemplazar este proceso engorroso, que es un desafío de larga data en la industria médica, puede asegúrese de que la máscara conserve el ajuste adecuado entre los eventos de prueba. Si la máscara se afloja durante el día o si el usuario golpea la máscara durante una actividad, por ejemplo, FaceBit puede alertar al usuario.

«Si usa una máscara durante 12 horas o más, a veces su cara puede entumecerse», dijo Hester. «Es posible que ni siquiera se dé cuenta de que su máscara está floja porque no puede sentirla o porque está demasiado quemado para darse cuenta. Podemos aproximarnos al proceso de prueba de ajuste midiendo la resistencia de la máscara. Si vemos una caída repentina en la resistencia, eso indica un se ha formado una fuga y podemos alertar al usuario».

Biodetección centrada en el rostro

Pero FaceBit puede evaluar más que el ajuste de la máscara: también puede monitorear a la persona que usa la máscara en tiempo real. Al recopilar varias señales fisiológicas, como la frecuencia cardíaca y respiratoria, FaceBit puede ayudar a los usuarios a comprender mejor sus propios cuerpos para tomar decisiones beneficiosas para la salud. Toda la información de salud, incluido el ajuste de la mascarilla y el tiempo de uso, se muestra en la aplicación para teléfono inteligente que la acompaña.

Crédito: Universidad de Northwestern

Según Hester, cada vez que el corazón de una persona late, su cabeza se mueve una cantidad imperceptiblemente pequeña. FaceBit puede sentir ese movimiento sutil y diferenciarlo de otros movimientos para calcular la frecuencia cardíaca.

«Tu corazón está empujando mucha sangre a través del cuerpo y la fuerza balística es bastante fuerte», dijo Hester. «Pudimos sentir esa fuerza a medida que la sangre viaja por una arteria principal hacia la cara».

Debido a que los eventos estresantes pueden provocar respuestas fisiológicas, incluida la respiración rápida, FaceBit puede usar esa información para alertar al usuario sobre tómese un descanso, salga a caminar o respire profundamente para calmarse. Los sistemas hospitalarios también podrían usar estos datos para optimizar los horarios de turnos y descansos para sus trabajadores. Y debido a que la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria están estrechamente relacionadas entre sí, tener la capacidad de monitorear ambas sin esfuerzo podría abrir nuevas posibilidades de investigación.

Futuro sin batería

Un experto en energía sostenible , tecnología sin batería, Hester espera que su equipo u otros eventualmente puedan hacer que FaceBit esté completamente libre de batería. Ahora, la respiración y los movimientos del usuario o el sol pueden prolongar la vida útil de la batería. Pero, en el futuro, la energía térmica y cinética recolectada solo podría alimentar el dispositivo.

Aunque su equipo evaluó el dispositivo en voluntarios en escenarios del mundo real, Hester dijo que FaceBit aún debe someterse a pruebas clínicas y validación. El equipo lanzó el proyecto como código abierto y hardware abierto para que otros puedan construir y validar el dispositivo.

«FaceBit proporciona un primer paso hacia la detección e inferencia prácticas en la cara y proporciona una opción sostenible, conveniente y cómoda para el monitoreo general de la salud de los trabajadores de primera línea de COVID-19 y más allá», dijo Hester. «Estoy muy emocionado de entregar esto a la comunidad de investigación para ver qué pueden hacer con él».

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Hacer ejercicio cómodamente con una máscara Más información: Alexander Curtiss et al, FaceBit, Actas de la ACM sobre tecnologías interactivas, móviles, usables y ubicuas (2021). DOI: 10.1145/3494991 Proporcionado por la Universidad de Northwestern Cita: ‘Fitbit para la cara’ puede convertir cualquier máscara facial en un dispositivo de monitoreo inteligente (2022, 12 de enero) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress .com/news/2022-01-fitbit-mask-smart-device.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.