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Etiquetas RFID para instrumentos ortopédicos

2019-10-08 14:20:08

El equipo de investigación de la Universidad de Pittsburgh ha completado el desarrollo y las pruebas de etiquetas ortopédicas especiales y el sistema RFID, que lee etiquetas pasivas a través de señales de radiofrecuencia y ha aprobado el registro de patentes.

Investigadores de la Universidad de Pittsburgh en los Estados Unidos han desarrollado un sistema de etiquetado ortopédico, que une Las etiquetas RFID con sensores integrados para instrumentos ortopédicos, a fin de permitir que las etiquetas humanas implantadas rastreen el uso de dispositivos en el cuerpo. Las señales emitidas por las etiquetas en el cuerpo humano se transmiten a través de los tejidos de la piel a los lectores fuera de la piel. El sistema no solo puede rastrear el entorno de implantación del cuerpo humano, sino que también tiene ciertas propiedades antifalsificación para los propios instrumentos ortopédicos.

La solución fue probada en laboratorios universitarios por el profesor Marlin Mickle de la Facultad de Ingeniería, quien también es presidente de la Junta Asesora Científica y Tecnológica de Orthopedic Labeling Company. La compañía suministra principalmente etiquetas específicas para fabricantes de equipos ortopédicos, así como lectores de etiquetas portátiles (que están especialmente desarrollados para que dichas etiquetas recopilen datos para médicos).

Esta etiqueta especial fue inventada por el cirujano ortopédico Lee Berger y patentada a principios de 2008. Ha sido eficaz para ayudar a pacientes y médicos a rastrear el estado de curación de los implantes. Berger prevé desarrollar un sistema que use sensores para medir la presión física de los dispositivos implantados, así como el equilibrio químico y la temperatura a su alrededor, para determinar si causan infección y luego decidir si reemplazar el dispositivo original. Los médicos usan lectores de mano para recibir números de identificación únicos y datos de detección enviados por chips RFID. Berger primero construyó un prototipo con etiqueta RFID EPC Gen 2 de frecuencia ultra alta (UHF) pasiva, que necesita más pruebas y mejoras antes de que pueda extenderse al mercado.

Comenzó a trabajar con Berger en 2008. La Facultad de Ingeniería de la Universidad de Pittsburgh ha desarrollado una sonda de contacto que se puede usar para leer etiquetas adheridas a metales y para probar ondas de radio que se propagan a través del cuerpo humano. En mayo 2010, identificó fondos disponibles para mejorar aún más el sistema de etiquetado ortopédico utilizando las pruebas de sondas de contacto existentes en las universidades.

Posteriormente, los investigadores construyeron un sistema de sonda de contacto basado en un doble flexible Etiqueta RFID antena. Estas antenas mejoradas pueden transmitir datos a través del cuerpo humano, que pueden ser transportados por señales de frecuencia ultra alta (UHF) o alta frecuencia (HF). La solución consiste en una etiqueta con múltiples sensores y una sonda táctil conectada a un lector portátil. El tamaño de la etiqueta a la venta aún no se ha determinado, pero es aproximadamente 5 mm * 10 mm (0.2 pulgadas a 0.4 pulgadas) utilizado en la prueba. Los departamentos de ingeniería también están desarrollando software para analizar los datos de etiquetas recibidos a través de sondas táctiles. Para leer la información de la etiqueta con precisión, la sonda de contacto debe insertarse más cerca de la etiqueta. Esto también es para garantizar la seguridad de los datos, a fin de evitar que otros obtengan el número de identificación de la etiqueta y los datos del sensor.

El etiquetado ortopédico proporcionará a los pacientes y a los médicos los siguientes beneficios: Primero, ayudará a rastrear la infección. Los sensores miden el pH del tejido en el que se encuentra la etiqueta y luego pasan estas lecturas del sensor a los dispositivos de lectura, como las etiquetas implantadas en la rodilla. Los sensores están alimentados por supercondensadores integrados, que son similares a las baterías recargables, cargadas por un transductor piezoeléctrico incorporado en la etiqueta o alimentadas por señales de radiofrecuencia emitidas por sondas de contacto. Además, el sensor puede ser alimentado directamente por la señal de radiofrecuencia emitida por la sonda de contacto. Las sondas de contacto muestran la identificación capturada y los datos del sensor (un pH elevado puede indicar, por ejemplo, infección) en la pantalla de un dispositivo portátil, o transmiten información detallada al sistema de fondo a través de una conexión Wi-Fi o un puerto USB. De esta manera, los médicos pueden hacer un buen trabajo de prevención antes de que aparezcan los síntomas de infección.

Además, el sensor también se puede utilizar para obtener la frecuencia de movimiento de la articulación implantada, que proporciona una base para un mejor uso de la articulación. Si los resultados de la transferencia de etiquetas indican que las articulaciones rara vez se usan, los médicos pueden resolver este problema organizando fisioterapeutas adecuados para los pacientes y examinando más a fondo las enfermedades que dificultan el movimiento articular.

Las etiquetas también tienen otras funciones, como determinar si se deben retirar las articulaciones implantadas. Debido a que el producto implantado es difícil de mantener por mucho tiempo, necesita ser reemplazado regularmente. Con este sistema, los usuarios pueden capturar la ID de la etiqueta, que está vinculada a la base de datos de back-end, para que puedan encontrar el fabricante del dispositivo implantado, la fecha de producción y la vida útil. A través de esta información, podemos determinar si las articulaciones implantadas en el cuerpo humano son reales o no, y prevenir productos falsificados de manera más efectiva.

Los investigadores de la Universidad probaron el sistema, incluidos los siguientes pasos: primero, usar un software de simulador de estructura de alta frecuencia que puede simular el campo electromagnético para probar; y luego, leer las etiquetas a través de una solución salina (entorno de tejido humano simulado). En tercer lugar, usar piel de cerdo para simular el cuerpo humano. Mickle dijo que el siguiente paso podría ser usar cadáveres humanos para experimentos, pero que el líder de la prueba no lo ha aprobado.

El equipo está buscando chips de silicio que puedan soportar la radiación gamma. Porque la etiqueta es esterilizada por rayos gamma antes de la implantación. Mickle dijo que los investigadores están probando chips Tego, que pueden tener una memoria más grande (actualmente probada principalmente en el rango de kilobits 8 a 64), pueden almacenar más datos y tener una mayor resistencia a la radiación.

Mickle no especificó cuándo se comercializaría el producto. Debido a que no es fácil poner productos en el mercado en lotes, hay varias etapas por las que pasar, por ejemplo, la cooperación de los fabricantes de equipos y la aprobación de la FDA en los Estados Unidos. Se ha desarrollado un sistema para incorporar etiquetas pasivas de alta frecuencia (13.56 MHz) o etiquetas EPC Gen 2 de frecuencia ultraalta (UHF) que cumplen con el estándar ISO 18000-3 en las tarjetas de crédito para almacenar información de implantes y números de serie de fabricantes, fechas de producción y productos. Los pacientes pueden poner sus tarjetas en sus billeteras, dijo Mickle, y señaló que el sistema estará en el mercado dentro de un año.


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