Body monitoring или бъдещето днес

0
85
Следене на здравето чрез смарт гривни

В ерата на информационните технологии и софтуерния бум, удобствата, които се предоставят на човек вече се приемат за даденост. Деца се „раждат“ с мобилно устройство в ръката, от малки се учат как да боравят до най-големи подробности с познатите ни технологии, а всичко това води до голям „глад“ за потребление и респективно бум в продажбите на производителите на тези „джаджи“.

Разпространението при използването на „body monitoring“-а към момента не е много голямо и достъпно за всякакъв вид потребление, но разполага с огромен потенциал да се развива в близко бъдеще. Главната концепция е благодарение на определен хардуер (гривна, часовник, пръстен и други системи) да се установи със сензори по предназначение различна информация, която може да се получи, а след това да се съхрани и анализира, за да се стигне впоследствие до различни заключения и реално технологията да има някакъв смисъл и приложимост в медицината.

Технологичната революция в миниатюризацията на електронните устройства дава възможност за проектиране на по-надеждни и адаптивни устройства, които служат за мониторинг на здравето. Технологиите, които се използват, дават ясна представа за стойностите на някои от компонентите, които формират човешкото здраве и могат да се проследяват посредством специални сензори. Здравните компоненти в областта на медицината, които могат да се проследяват са сърдечна честота, кръвно налягане, скорост на дишане, наситеност на кръвта с кислород, кръвна захарност, ниво на изпотяване на кожата, капнография, телесна температура, оценка за движението и други.

Според Statista, към 2018 година пазарът в световен мащаб на устройства с BMS бележи приходи от около 26 милиарда долара, като според прогнозите, 2019 цифрата е около 34 милиарда долара.

Навлизане на BMS (Body-Monitoring System):

Човешкото тяло има множество различни физиологични признаци, които могат да бъдат измерени – от електрически знаци до биохимични такива. Възможно е да бъдат извлечени и използвани за по-добро разбиране на телесното здравословно състояние и да се предприеме нужната реакция, за да се елиминират по-тежни последствия, ако човек е застрашен от такива.

В интернет съществуват изследвания върху хора, още от 2002 година. Проведено е проучване от четирима словашки студенти, представляващо изготвяне на мобилна лаборатория за сън. Сензорите, които се използват за наблюдението са EEG и EOG. Студентите изследват концепцията за интелигентното събиране на данни от сензори, прикрепени за човешкото тяло, а с изследването си печелят награда на годишния световен финал на Международния конкурс за дизайн през 2002 година. Системата представлява мобилно устройство, което събира измервани данни и действа според заложените от супервайзера инструкции. Състои се от мрежа със сензори за наблюдение на тялото, мониторен модул (свързан към входно/изходни устройства), а за връзката – могат да бъдат използвани както кабелни, така и безжични технологии.

Данните от всички сензори се събират, съхраняват и анализират в реално време и според анализа могат да се извършват някакви действия, които да повлияят по определен начин в реално време на последващите резултати. Компютърът се използва като интерфейс, който визуализира данните, а софтуерът позволява на човекът, който следи резултатите да конфигурира и променя условията на модула за наблюдение на наблюдаваното лице – да свърже нови входно/изходни сензори, да заложи нови инструкции за наблюдение и да работи с вече събраните от сензорите данни.

body monitoring системи

Софтуерът на мониторното устройство е изградено от комуникационен модул, който отговаря за свързването и комуникацията на отделните сензори, както и за събирането и предварителната обработка на измерените данни. Модулът за съхранение отговаря данните да бъдат съхранени, а модулът за интерпретация осъществява контрола на поведението на мониторния модул, съгласно инструкциите, които са определени от супервайзера.

За да се докаже реалната умисъл на проекта, студентите тестват изобретението си в специфична област на медицината – изследване на съня. За да се справят с проблема с нарушения сън, доста от лабораториите в болниците използват система за наблюдение на пациентите. Да, но повлияни от болничната среда, пациентите често показват различни резултати от тези, които биха показали, ако системата се намираше в тях. Решение на този проблем се намира в прототипна мобилна лаборатория, която е предназначена и може да се ползва вкъщи. Тя използва EEG и EOG сензори, както и сензор за температура. По анализите на EEG и EOG сензорите може да се идентифицират всички фази на съня.

Общата сензорна платформа, проектирана в хода на проекта, съдържа сензорни елементи, усилватели и филтри, AD конвертор, микропроцесор и блутут модул.

Фигурата по-долу изобразява прототипа на EEG сензора, който може да се използва за непрекъснато изследване на EEG. Такава система е необходима за следене и анализ на пациенти, страдащи от епилепсия.

Накратко, предимствата на проекта, изготвен от словашките колежани се опират на това, че сензорната система събира данни и ги синхронизира посредством безжична комуникация, както и позволява, ако е нужно да се дадат допълнителни инструкции, които биха довели до по-акуратни резултати.

Пример: Възможно е да се започне наблюдение на кръвно налягане, чак едва когато сензор за ECG (електрокардиограф) съобщи, че се наблюдава нарушение в сърдечния ритъм и има евентуален сърдечен проблем.

Следенето на пациентите се адаптира към предупредителните съобщения, които се подават от активните сензори. Тези съобщения, базирани на конкретния контекст, контролират работата на цялата система, така че да работи оптимално.

Въпреки, че студентите са концентрирали вниманието си така, че системата им да има приложение в медицината, дизайнът на системата позволява да се използва в много различни области (примерно в спортни проучвания, за следене на пулса, следене на претоварване и предотвратяване на внезапна детска смърт, както и наблюдаване показателите на хора, работещи в опасна среда).

Проучване на BMS от август 2014

В проучването е хвърлена повече светлина върху ползите от BMS. В него се посочва, че престоят в болница на хора, на които може да се приложи някой от body monitoring методите е снижен, понеже същата информация, която се получава за техния организъм, когато постъпят в болница, може да се получи и амбулаторно, благодарение на сензори, според нуждите на болния.

В днешно време, част от хората, които страдат от хронични заболявания, могат да се възползват от постоянен дистанционен мониторинг, чиито сензори ежедневно следят различни променливи. Докато задържането на пациента в болнична среда, в някои случаи действа зле, а и нарушава голяма част от ежедневния живот, то с поставяне на нужните сензори, метриките на заболелия могат да се наблюдават в автентична среда, докато върши ежедневните си дейности. Това би довело до по-точни резултати. Наблюдаването на пациентите далеч от болница, драстично намаля болничните разходи, които са свързани с продължителността на престоя, което от своя страна намаля и общите разходи за здравеопазване.

Научната статия се позовава на количеството внимание, което е съсредоточено главно в мониторинг на кръвното налягане в домашни условия, съобразено изцяло с препоръките на СЗО за следене на кръвното, за да се избегнат различни по-тежки последствия. По данни на същата организация, един от основните фактори за смърт в световен мащаб, са хроничните заболявания, които взимат живота на милиони хора и формират около 1/3 от смърните случаи.

Тази статистика стимулира занимаващите се с медицина хора, да открият устройство, в което са имплементирани сензори, чиято работа е успоредно да следят честотата на дишане, дихателните модели и фаталните промени в дишането за предотвратяване или ранно откриване на сърдечно съдови заболявания.

Усилията в тази насока дават резултати и малко по-късно бива разработено неинвазивно устройство за китка, което подпомага дългосрочно измерване на кръвното налягане с помощта на ултразвук, малък балон и задействащ механизъм. По-тясно използван е сензор тип „пръстен“, който улеснява управлението на хипертонията и сърдечната недостатъчност.

Заключение от проучването: Въпреки че е показано, че тези устройства са точни и имат клинична полезност, те продължават да бъдат не толкова широко използвани в здравната индустрия. Включването на интелигентни сензори, които могат да се носят от пациентите и помагат за рутинната им грижа, може да увеличи самостоятелността и участието на пациентите по отношение на тяхното здраве и превенция, както и ще осигури нови техники за дистанционно наблюдение, които биха довели до революция в управлението и по-ниски разходи за здравеопазване.

BMS (Body-Monitoring System) днес:

18 години след проучването на словашките студенти, през 2020 година „body monitoring“ технологиите са една идея по-достъпни и по-широко застъпени в човешкото ежедневие.

В днешно време, доста голяма част от хората, които разполагат и се интересуват от технологии, имат някакакво хардуерно устройство, което е способно да следи сигнали от тялото по един или друг начин.

Устройствата за проследяване на показателите от човешкото цяло могат да бъдат разделени на няколко различни части, които обобщено биват разбити на две главни групи: устройства, които се използват в медицината и такива, които се използват в спорта и ежедневието.уреди за следене на жизнените показатели

Oura

Нашумели през последните години са пръстените, които разполагат с вградени сензори, проследяващи доста успешно различни параметри. Така, в комбинация с това, че на пръв поглед изглеждат като аксесоар, пръстените придават допълнителна стойност, посредством информацията, която получаваме от тях.

В конкретика, пръстените на Оура са може би най-добрият любителски начин за следене на съня. Заложеният хардуер позволява успешното измерване фазите на съня, продължителността, пълноценността, а в допълнение следи постоянната температура и активността на потребителя ѝ. В началото на 2018 година, създателят на компанията споделя, че са продадени над 150 000 бройки и екипът на компанията се е разрастнал до над 100 човека от цял свят, които да се грижат за подобрението на продукта.

Гъвкави безжични сензори

Друг пример за навлизането на този тип технологии са гъвкавите безжични сензори, които буквално се залепят за кожата. Разполагат с голям потенциал за наблюдение на здравето, както и се използват за дългосрочни проучвания и предоставяне на потребителите на начин да проследят тяхното цялостно здраве. В миналото е имало подобни гъвкави сензори, подобни на стикери, но всички те са имали твърди електронни чипове и батерии, което наред с по-неудобния дизайн, все пак е излагало на риск потребителите им, че някога ще се наложи да се заредят отново.

Проучванията в тази насока стигат до там, че от Стандфордския университет се разработват високо гъвкави сензори под формата на стикер, които нямат електронни чипове или други твърди елементи.

Те се захранват от близки радиочестотни устройства, които могат да бъдат интегрирани в дрехите. Стикерите получават достатъчно електричество, за да активират сензорния си механизъм, а информацията, събрана от тях се изпраща обратно на устройствата, вградени в облеклото.

Наименованата по-късно като „BodyNet“ технология е успешно интегрирана и тествана за откриване на пулса и честотата на дишане, когато стикерите са разположени върху китката и корема. Същите могат да се разположат над лактите и коленете, като предоставяната информация ще е за движението на ставите.

Способностите на откритието са с разширили дотам, че не е проблем да се приемат данни за отчитане на температура, пот и други телесни секрети, които подпомагат наблюдението на редица атлетични показатели и стрес.

Следваща задача на хората от Стандфорд е премахване на „бариерата“ за предаване на сигнала, понеже в моментния етап на разработка, стикерите трябва да са плътно прикрепени към кожата, за да отчитат очакваните резултати. Те планират да преодолеят тази пречка благодарение на антени, които да бъдат поставени в дрехите, за да се постигне още по-добра комуникация със сензорите.

Смарт гривни

Следене на здравето чрез смарт гривниГрабнати от вълната на иновациите, редица компании, познати и не толкова познати такива, взимат решението да имплементират функции за боди контрол. Някои се справят доста успешно с това начинание, а други ги използват като реклама, за да продадат значително по-евтините си устройства, които в последствие се оказва, че не вършат точно същите функции, които се прокламират.

Едни от лидерите на пазара, които притежават най-голям дял в индустрията на „умните“ гривни са гиганта Huawei, както и наскоро навлязлата, но вече доста популярна компания Xiaomi. С всяка версия, гривните на двете компании правят работата на устройствата си все по-акуратна. Гривните и на двата бранда следят сходни показатели, като за пример, към тях спада следенето на съня, активността, пулс, кислород в кръвта и кръвно налягане. Измерването на последните два показателя е доста спорно, понеже при направени тестове, те не винаги показват стойностите, които показва един апарат за кръвно налягане.

Следенето на съня е може би една от функционалностите, на която трябва да се обърне по-голямо внимание. Гривните на споменатите по-горе компании показват сравнително точни стойности, които лесно могат да бъдат проследени от всеки един човек. На база пулсът, който гривните отчитат, след сън можем да видим колко пълноценен е бил той, с каква продължителност е бил, какво е времетраенето на дълбокия сън, та чак и информация затова колко пъти сме сменяли позицията си по време на нашия сън. За да се съхрани информацията е нужно нашата гривна да е синхронизирана, посредством блутут към мобилно устройство, на което може да получим повече информация за историята на различните активности.

Гривните приемливо успешно използват функцията си за проследяване на активност (пр.: вървене или бягане), което ни позволява да следим крачките си, както и да залагаме и преследваме цели в увеличаване на броя им.

На пазара гравитират и други, в пъти по-евтини модели, чието качество е спорно, с оглед на по-евтиния хардуер, който е използван.

Персонален EKG

Познати са и портативни устройства, които не са постоянно закрепени за човек, но биха помогнали в определени ситуации. Такова устройство е персоналният EKG, който позволява да се проследи здравето на сърцето, благодарение на безжичние сензори и допълнителна апликация. Сигналът от сензора се изпраща на всеки 30 секунди до смарт устройството, където те се визуализират.

„Умна“ тениска

„Умното“ облекло или „умна“ тениска е дреха, с която благодарение на сензори, се измерват различни здравни и фитнес показатели. Една от по-известните марки производители на този тип облекла е компанията Hexoskin.

Сензорите са почти невидими и са вградени в текстила. По този начин те не възпрепятстват тялото да извършва нормалните си функции. Сензорите успяват да уловят сърдечния ритъм и честотата на дишане, а при добавяне на допълнително устройство, което се закача към облеклото, могат да бъдат проследени и други стойности, като стъпки, ритъм (при бягане), ускорение и др.

В зависимост от нуждите, ако потребителят се цели в по-високо качество и максимална точност, то най-доброто доказателство за качеството е, когато дадено устройство има медицинско одобрение. Одобрението от медицината от своя страна увеличава надеждността и гарантира на потребителя, че данните, които се получават от сензорите на устройството са точни.

 Обобщение

BMS технологиите са гореща област за изследвания и това им дава  огромен потенциал за напредък. В близкото бъдеще могат да бъдат постепенно налагани в по-широк спектър. Когато това стане факт, полза ще имат както докторите и медицинският персонал, така и хората, които могат да продължат лечението и превенцията към заболяванията си – дистанционно, без да нарушават досегашния си начин на живот. Продуктите, разполагащи с Body-Monitoring сензори намират широко приложение и в спорта, особено при състезатели, които се интересуват от своите здравни показатели или искат да оптимизират своите резултати, използвайки за лакмус показателите, които улавят сензорите на различните устройства.

В момента главният недостатък на BMS системите е, че в голямата си част са скъпи. Тепърва по-широката интеграция на устройствата с андроид и iOS системи за визуализиране на резултатите и по-лесна връзка между сензорите и смартфоните, ще направи така, че цената ще е с една идея по-достъпна за крайния потребител.

Обичам компютрите още от годините, когато на Правец 82 играехме CrossFire, Aztec и, ако нямаше флопи, сами пишехме "Лапни хапка". С времето компютрите се промениха, но удоволствието да се занимавам с техники - не. Вижте някои полезни теми - "Как да изберем SSD", "Избор на графичен таблет"

ВАШИЯТ КОМЕНТАР

Please enter your comment!
Please enter your name here