La tecnologia PUMA al servizio di piloti e pazienti

Ancora una volta, una tecnologia ideata per lo spazio trova un valido impiego anche nella vita qui sulla Terra. Infatti, la tecnologia realizzata dagli scienziati del Glenn Research Center della NASA per monitorare la salute degli astronauti, sta trovando nuove applicazioni nell’aviazione e nella riabilitazione dei pazienti cardio-polmonari.

PUMA, che sta per Portable Unit for Metabolic Analysis è il nome del dispositivo progettato dall’ingegnere della NASA Dan Dietrich e dal suo team di scienziati del Glenn Center per monitorare i tassi di consumo di ossigeno e di produzione di biossido di carbonio relativi all’attività fisica svolta dagli astronauti durante le missioni a lunga durata. L’unità portatile è stata realizzata per dare al soggetto la possibilità di muoversi per l’avamposto spaziale, senza essere collegato ad un’apparecchiatura fissa.

Al fine di valutare le funzioni metaboliche, PUMA effettua sei misurazioni: pressione parziale di ossigeno e biossido di carbonio, flusso, battito cardiaco, pressione totale del gas e temperatura. Con questi dati, PUMA è in grado calcolare l’assorbimento di ossigeno, la produzione di biossido di carbonio e la ventilazione oraria (come portata media del gas espirato). Un piccolo computer integrato, registra le letture provenienti da ogni sensore e invia i dati in modalità wireless tramite Bluetooth. “Stiamo rifinendo la taglia e l’efficienza di PUMA,” Ha spiegato Dietrich. “L’ultima versione realizzata pesa circa 900 grammi e trasmette dati via wireless in tempo reale, ed ora, grazie a degli accordi commerciali, i componenti del dispositivo PUMA vengono impiegati largamente anche a livello industriale.”

Una unità PUMA è stata testata anche nell’habitat marino Aquarius durante la missione NEEMO-12 nel 2007 (C) NASA

La Orbital Research Inc., che ha siglato uno Space Act Agreement con la NASA nel 2009, attualmente sta testando dell’hardware che impiega questa tecnologia per monitorare i livelli di ossigeno dei piloti dell’F-22 dell’USAF. Una serie di incidenti dovuti all’ipossia che ha coinvolto i piloti americani, ha spinto i militari ed il costruttore dell’aereo a rivolgersi al’Orbital alla ricerca di un dispositivo in grado di comprendere la genesi di questi incidenti. Attualmente, il primo prototipo, che dispone di una serie di sensori disposti nella maschera dell’ossigeno, sta volando con i piloti, inviando segnali di allarme qualora si dovessero manifestare le condizioni di ipossia incipiente, prima della comparsa dei suoi sintomi. L’obiettivo è quello di dare ai piloti un segnale di allarme in modo tale da permettere loro di arricchire di ossigeno il flusso della maschera , o di abbassare la quota di volo. I dati raccolti in quaranta voli sono sotto analisi al fine di capire meglio il problema.

“Abbiamo espanso la tecnologia PUMA sviluppata alla NASA, per creare dei nuovi dispositivi specifici per le forze combattenti,” ha spiegato Aaron Rood, medical product manager presso la Orbital. L’azienda ha appena terminato la prima fase di un progetto con le Navy SEALs, per lo sviluppo di una suite di sensori inserita nell’attrezzatura da immersione che fornisce dati biometrici sia al sommozzatore stesso che allo staff sull’imbarcazione di appoggio, durante le missioni attuali. Rood si aspetta ulteriori sviluppi con le attrezzature per la marina militare statunitense.

Le ricadute tecnologiche del progetto PUMA non riguardano solamente l’ambito militare. Anche l’industria legata alla salute sta investendo in esso nel campo del monitoraggio dei pazienti. Dietrich ha spiegato che anche la Summa Health System di Akron, Ohio,  ha appena firmato un accordo con la NASA per l’utilizzo della maschera facciale sui pazienti affetti da COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) o Broncopneumopatia cronica ostruttiva; PUMA sarà d’aiuto nelle determinazioni fisiologiche durante le fasi di riabilitazione. Inoltre, secondo quanto dichiarato anche da alcuni responsabili della Summa, PUMA rappresenterà un valido strumento clinico per l’ottenimento di informazioni che riguardano la cura ed i suoi esiti nella popolazione dei malati polmonari.

Inoltre, anche la Cleveland Clinic ha intenzione di usare PUMA per misurare le funzioni metaboliche nei pazienti polmonari. L’idea è quella di avere a disposizione un’unità portatile e di facile uso per effettuare misurazioni durante un determinato test sotto sforzo della durata di sei minuti, che viene svolto normalmente in questo ospedale. I medici ospedalieri universitari della Cleveland Clinic intendono impiegare la tecnologia anche per controllare i pazienti epilettici durante gli episodi più critici; ciò dovrebbe portare ad una migliore comprensione degli attacchi di epilessia.

“L’industria medica è attratta dalle caratteristiche di PUMA, come la possibilità di essere indossato, la versatilità, le dimensioni ridotte, il consumo energetico limitato, la minima invasività, e la capacità di poter settare le modalità di misura su scenari molteplici.” Ha concluso Dietrich.

Le possibili applicazioni della tecnologia Portable Unit for Metabolic Analysis per la salute sono in continua crescita. Dietrich ritiene che in futuro essa possa essere usata anche per determinare le esigenze caloriche legate alle varie attività quotidiane, nell’ambito di programmi nutrizionali e di perdita di peso; oppure per stabilire le necessità alimentari alcune tipologie di pazienti in cura; per evidenziare gli impatti di alcuni cibi sui tassi metabolici; ed ancora, per quantificare il livello di allenamento degli atleti e per stilare programmi di allenamento efficaci.

Fonte: NASA