Dosímetros en miniatura monitorizan de manera autónoma la exposición a la REM

Una plataforma digital inalámbrica de ultra baja potencia a escala milimétrica proporciona dosimetría continua de la radiación electromagnética (REM) para dispositivos de consumo inalámbricos de tiempo controlado.

Desarrollado en la Universidad Northwestern (NU; Evanston, IL, EUA) y el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST; Daejeon, República de Corea), el dosímetro digital en miniatura proporciona una monitorización continua de la REM en modo autónomo en una o múltiples longitudes de onda simultáneamente, transmitiendo los datos, a través de protocolos inalámbricos de largo alcance, a dispositivos de consumo estándar. Una batería de celda de un solo botón alimenta la unidad durante una vida útil de varios años, habilitada por el uso combinado de un modo de detección de acumulación alimentado por luz y un diseño de circuito de potencia ultra baja adaptable a la luz.

El dosímetro incluye un módulo de detección de acumulación (ADM) para dosimetría y un sistema Bluetooth de baja energía (BLE) en un chip para comunicación inalámbrica. Una característica clave es que el ADM incorporado puede medir directamente la exposición continua a la dosis sin consumir energía. Como resultado, permanece en un modo de sueño ultra bajo en ausencia de luz mientras se monitoriza continuamente la dosis a través del ADM. Cuando la dosis excede un umbral, el dispositivo se despierta brevemente para transmitir de forma inalámbrica los datos de exposición mediante protocolos BLE a un teléfono inteligente, restablece el ADM y vuelve rápidamente al modo de suspensión.

El ADM también incluye un fotodiodo, un supercondensador y un transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal (MOSFET). Las formas miniaturizadas del dispositivo ya se han probado en clips de gafas de sol, aretes y pulseras para la detección personalizada de exposición a la REM. Los estudios de campo han demostrado que el dosímetro es extremadamente eficiente para la monitorización de la luz azul de longitud de onda corta desde la iluminación interior y los sistemas de visualización, así como la radiación ultravioleta (UV), visible e infrarroja (IR) del sol. El estudio fue publicado el 13 de diciembre de 2109 en la revista Science Advances.

“La característica clave del ADM es que mide directamente la dosis de exposición de manera continua, sin ningún consumo de energía. Por el contrario, los métodos digitales convencionales se aproximan a la dosis a través de la integración del tiempo computacional a través de una serie de mediciones de intensidad breves, cada una realizada con electrónica activa, alimentada por batería”, concluyeron el autor principal, Kyeongha Kwon, PhD, de la NU y la KAIST y sus colegas. “La falta de puertos de interfaz e interruptores mecánicos y la ausencia de la necesidad de reemplazar la batería permiten el sellado hermético del dispositivo para ofrecer capacidades impermeables, resistentes al sudor y al desgaste”.

La sobreexposición o subexposición a la REM se puede acumular con consecuencias latentes; donde la exposición excesiva a los rayos UV y a la luz azul del sol o las emisiones de camas solares y teléfonos celulares pueden tener riesgos asociados para la salud. Por ejemplo, el daño repetitivo de los queratinocitos por la exposición crónica a los rayos UV es fundamental para causar cáncer de piel. Las longitudes de onda más cortas del espectro visible pueden generar especies reactivas de oxígeno (ERO) en la piel para causar daño en el ADN, hiperpigmentación e inflamación, junto con la degradación de colágeno y elastina. La luz azul puede causar daño fotoquímico en el tejido retiniano y acelerar la maculopatía relacionada con la edad además de modular el control retiniano del ritmo circadiano humano con la consiguiente supresión de la secreción de melatonina.

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Universidad Northwestern
Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea