Uma câmera comum de celular consegue ler a forma do pulso a partir da mudança de cor de um adesivo na pele

Um filme que reage ao esticamento transforma o movimento das artérias em variações de cor

O adesivo consiste em uma única peça de silicone macio, livre de bateria, fios ou componentes eletrônicos na pele. Um dos lados apresenta cristas paralelas finas que separam a luz branca em cores, semelhante ao arco-íris visto em um disco compacto. Quando posicionado sobre uma artéria, cada batimento estica essas cristas por uma quantidade mínima. Essa variação no espaçamento altera quais cores são refletidas, e uma câmera de celular comum registra essa mudança como um padrão de cor em movimento.

Em testes de bancada, uma máquina esticou o filme enquanto uma câmera de celular o filmava. O movimento foi de cerca de 2% de pico a pico, próximo à escala de um pulso arterial. Isso gerou uma variação de aproximadamente 9% na intensidade das cores vermelha, verde e azul ao longo de pelo menos 1000 ciclos. O sinal de cor não apresentou desvanecimento ou deriva visíveis durante esse período e permaneceu bem acima do ruído próprio da câmera do celular.

O mesmo filme foi fabricado com dois espaçamentos entre as cristas, pois diferentes distâncias alteram a intensidade com que as cores reagem. Um espaçamento maior era adequado para áreas maiores, enquanto um mais estreito permitia ajustar protótipos menores para uma faixa escolhida de esticamento ou ângulo de visão. No outro lado, pequenas colunas invertidas formam uma superfície adesiva inspirada na biologia que segura a pele como pequenos ventosas. Essa aderência ajuda o adesivo a permanecer parado sobre uma artéria em movimento, permitindo que o padrão de cor continue acompanhando o pulso em vez de escorregar do lugar.

Treze voluntários e dois celulares intermediários sob a luz do teto

Num teste de conceito, os pesquisadores posicionaram o adesivo sobre a artéria radial do pulso de treze voluntários saudáveis, que permaneceram sentados ou deitados, imóveis, sob iluminação comum de teto. Para registrar os dados, dois celulares intermediários sem modificações gravaram vídeos usando seus aplicativos de câmera padrão, enquanto um sensor de pressão no dedo médio do mesmo braço gerava uma curva de referência contínua. A comparação concentrou-se na forma e no tempo dos sinais, não na tensão bruta, já que o adesivo detecta mudanças de cor, ao passo que o dispositivo do dedo mede a pressão.

A partir dessas gravações, o adesivo produziu um traçado de pulso para cada voluntário, embora a qualidade da onda variasse devido à aderência irregular à pele. As curvas médias seguiram as formas gerais das ondas de pressão de referência, e dois voluntários apresentaram eventos benignos de ritmo cardíaco irregular que apareceram em ambos os sinais. No entanto, como os celulares capturavam cerca de 60 quadros por segundo, o passo temporal nativo permanecia fixo em um intervalo de quadro. Esse limite é relevante para a precisão do tempo entre batidas, pois câmeras mais rápidas poderiam capturar no futuro transientes mais nítidos e arritmias sutis.

Onde o sinal do adesivo se manteve nítido e onde perdeu definição

O ganho mais claro foi a forma da onda, e não apenas uma contagem simples de batimentos. Essa forma se manteve em todos os voluntários, e os traçados médios seguiram a referência de pressão no dedo com precisão suficiente para preservar o mesmo contorno geral. A correspondência enfraqueceu onde o adesivo não ficava uniforme sobre a pele, fazendo com que a qualidade da onda variasse de pessoa para pessoa.

Onde essa qualidade se manteve alta, cinco casos detalhados mostraram uma onda refletida: um pequeno pico secundário causado pelas ondas de pressão que voltam das artérias periféricas. Esse pico ficou mais claro quando se calculou a segunda derivada, pois ela destaca as mudanças na inclinação. Esse detalhe importa além da frequência cardíaca, já que pode apoiar a análise de como o pulso muda ao viajar por vasos menores.

Mas o embaçamento apareceu onde a precisão temporal fina importava mais, e na onda refletida de uma pessoa. Esse pico apareceu nos dois sinais para 12 dos 13 participantes, e seus intervalos entre a subida principal da pressão e a reflexão se sobrepuseram substancialmente. No participante restante, a referência tinha o pico, mas o adesivo não o mostrava com confiabilidade. O limite da câmera definiu essa fronteira: a cerca de 60 quadros por segundo, cada quadro durava aproximadamente 16,7 ms, então a precisão temporal entre batidas não podia ser lida com mais detalhe do que o vídeo realmente capturou.

Um caminho silencioso rumo ao monitoramento cotidiano

No teste humano em repouso, o pulso pôde ser lido apenas pela cor, sem eletrônicos na pele e sem nenhuma câmera especial. Esse resultado aponta para uma rota mais simples de monitoramento do pulso com dispositivos vestíveis, pois um celular comum consegue registrar o movimento arterial por meio da luz que se desvia de um padrão em escala nanométrica no filme.

A verificação foi feita em repouso, não imaginada para o sono ou para clínicas. Treze voluntários saudáveis usaram o adesivo sobre a artéria radial do pulso do braço não dominante enquanto um smartphone filmava com seu aplicativo de câmera padrão. As salas tinham iluminação comum de teto e foram usados dois celulares intermediários. Uma pinça volumétrica no dedo mediu a pressão contínua e não invasiva no mesmo braço e forneceu um pulso de referência ao mesmo tempo. Nesse teste, o adesivo capturou a batida principal em todas as treze pessoas, e um intervalo de tempo do pico sistólico até uma componente refletida pôde ser identificado para doze delas. Nos exemplos detalhados, essa característica refletida ficou mais clara após calcular a segunda derivada do sinal do adesivo. As gravações também revelaram dois eventos benignos de ritmo cardíaco irregular que apareceram em ambos os sinais. Um foi uma batida prematura e o outro, uma pausa estendida entre as batidas.

A aderência variou de pessoa para pessoa, e o sinal do adesivo de um participante não mostrou a componente refletida com clareza. O celular gravava a 60 quadros por segundo, o que limitou a precisão na avaliação do tempo, de modo que um vídeo mais rápido deixaria a imagem mais nítida. O teste humano envolveu treze voluntários saudáveis em repouso, o que é encorajador, mas muito pequeno para dar confiança clínica. O filme de duas faces pode ser feito com moldes reutilizáveis fora de uma sala limpa, desde que esses moldes existam.

Se um pulso puder ser lido apenas pela cor, o próximo dispositivo talvez não precise de bateria alguma. Essa é a promessa discreta aqui: um adesivo passivo, uma câmera comum de celular e um sinal que vem da esticagem, não dos eletrônicos.