آخرین دستاورد فناوری پوشیدنی و نمونه‌ای برای کووید-19

فناوریِ رو به پیشرفت هر روز بیشتر با زندگی ما درهم می‌آمیزد. هم اختراع‌های تازه پدید می‌آیند و هم فناوری‌های موجود تکامل می‌یابند. بی‌تردید، بعضی از چشمگیرترین پیشرفت‌ها در حوزه زیست‌فناوری رخ می‌دهند. با رسیدن فناوری به اندازه پوشیدنی، سنجش «پیوسته» و «جامع» شاخص‌های سلامت به‌کمک حسگر الکترونیکی، هیجان‌انگیزترین هدف این حوزه است.

محصول و فناوری پوشیدنی چیست؟

محصولات پوشیدنی، یا فناوری پوشیدنی، گروهی از دستگاه‌های الکترونیکی‌اند که می‌توان آن‌ها را به‌شکل وسیله همراه پوشید، در لباس گنجاند، در بدن کاشت یا حتی روی پوست خال‌کوبی کرد.

این دستگاه‌های پوشیدنی و ابزارهای بالینی، سنجش‌هایی حساس به حرکت سطح پوست را در گستره فرکانسی وسیع، از نزدیک صفر تا چند هزار هرتز، به کار می‌برند.

محصول پوشیدنی از کدام داده‌های بدن استفاده می‌کند؟

داده‌ها فقط از حرکت بدن به دست نمی‌آیند؛ بلکه از صداهای بدن هم گرفته می‌شوند، بی‌آنکه صداهای محیط بر آن‌ها اثر بگذارند. برای نمونه، با قرار دادن دستگاه روی سینه یا گردن، داده‌های ثبت‌شده تحلیل دقیق فعالیت قلبی ناشی از حرکت قلب و جریان خون شریان‌های نزدیک پوست، جریان هوا در ریه و نای، صداهای تنفسی و حرکت حنجره، مری و بلع را فراهم می‌کنند. اما گاه سنجش خطا دارد؛ مثلاً هنگام دویدن، تعداد تنفس به‌دقت تعیین نمی‌شود.

یکی از تازه‌ترین محصولات فناوری سلامت پوشیدنی

در Science Advances، این مجله علمی معتبر، در مطالعه‌ای که در 12 مه منتشر شد، طرحی تازه از فناوری پوشیدنی با مفاهیم پیشرفته طراحی سیستم در سطح سخت‌افزار و انتخاب‌های بهینه‌شده آناتومیک، از این محدودیت‌ها می‌گذرد. روش از یک جفت شتاب‌سنج پُرپهنای‌باند و همگام از نظر زمان، در دو انتهای دستگاهِ در تماس با پوست استفاده می‌کند؛ یکی از واحدهای سنجش اینرسی یا IMU در بریدگی بالای جناغ، یعنی بریدگی ژوگولار در پایین جلوی گردن، و دیگری روی دسته جناغ سینه قرار دارد. این طراحی، سیگنال‌های فرایندهای قلبی‌تنفسی و مرتبط را از سیگنال‌های حرکت بدن جدا می‌کند.

طراحی و ویژگی‌ها

برای آسان شدن استریل‌سازی هنگام استفاده دوباره و جدا نگه داشتن الکترولیت‌های به‌کاررفته از محیط، از یک برد مدار استفاده می‌شود که کاملاً در کپسول الاستومری بسته شده است. این برد انعطاف‌پذیر به‌آسانی در هر جای بدن قرار می‌گیرد و امکان شارژ بی‌سیم دارد. داده‌های حاصل از دستگاه را نیز می‌توان خودکار ثبت کرد.

این محصول پوشیدنی 3 جزء اصلی دارد:

1. دستگاه؛
2. یک برنامه اختصاصی به‌عنوان رابط کاربر، یعنی اپلیکیشن روی تبلت؛ و
3. یک سکوی ابری برای ذخیره و تحلیل داده.

رابط کاربر همچنین می‌تواند هم‌زمان با 12 دستگاه به‌طور همگام کار کند.

شکل 1:

1. نمای دستگاه روی گردن.
2. نمای بازشده اجزا، نقشه اتصالات و طراحی محافظ.
3. دستگاه در کنار سکه 25 سنتی؛ قطر سکه 25 سنتی 24.266mm است.
4. نمای دستگاه در حالت‌هایی مانند خم کردن و کشیدن.
5. مدل‌سازی تصاویر بخش D.
6. سازوکار کار سیستم.

کاربرد در فعالیت ورزشی

در دویدن، شنا، تمرین تناسب‌اندام و فعالیت‌های مشابه، شتاب‌های بسیار سریع، پویا و متغیر، در سنجش ضربان قلب (KH / HR) و تعداد تنفس (SH / RR) خطا و دشواری ایجاد می‌کنند. این سکوی تازه دوحسگری، در فعالیت‌هایی مانند دوچرخه‌سواری و بسکتبال سنجش محکم‌تر و قابل‌اتکاتری فراهم می‌کند. برای نمونه، هنگام شنا سیگنال ناشی از هر حرکت دست را به‌میزان زیادی کاهش می‌دهد و بدین‌ترتیب سیگنال‌های چرخه دم و بازدم را روشن‌تر محاسبه می‌کند.

شکل 2:

1. دستگاه روی فرد در حال دوچرخه‌سواری.
2. مقایسه RR، تعداد تنفس در دقیقه، و HR، ضربان قلب در دقیقه، از داده‌های حسگری دوگانه با مربع آبی و حسگری تکی با دایره قرمز، طی 24 دقیقه دوچرخه‌سواری فرد.
3. دستگاه روی فرد در حال بسکتبال
4. مقایسه RR و HR از داده‌های حسگری دوگانه و تکی، طی 11 دقیقه بسکتبال فرد.
5. دستگاه روی فرد در حال شنا.
6. مقایسه RR و HR از داده‌های حسگری دوگانه و تکی، طی 5 دقیقه شنای فرد.
7. داده‌های شتاب حاصل از حسگری دوگانه هنگام شنا.
8. داده‌های بزرگ‌نمایی‌شده مربوط به سیگنال تفاضلی و خط پایه.

کاربرد در سلامت کارگران

سلامت و ایمنی کارگر، در هر صنعتی، بر همه چیز مقدم است. به‌ویژه در کار بدنی سنگینِ ساخت‌وساز، معدن، آتش‌نشانی و حوزه‌های مشابه، پایش پیوسته شاخص‌های سلامت امکان تشخیص زودهنگام مشکلات احتمالی را فراهم می‌کند. حتی در شرایط دشوار این مشاغل، با دما و صدای زیاد یا دیگر وضعیت‌های محیطی، این طراحی تازه می‌تواند سنجش دقیق فراهم کند.

کاربرد در پایش زمان بهبود بیماران کووید-19

این دستگاه تازه، به‌ویژه در دوره اخیر و برای بیمارانی مانند مبتلایان به کووید-19، می‌تواند مزیت بزرگی برای پیگیری در خانه داشته باشد. راه تازه‌ای برای پایش و ثبت پیوسته سلامت کسانی فراهم می‌کند که نیاز به بستری ندارند و در قرنطینه خانه بهبود می‌یابند. افزون بر RR، HR، دمای بدن و حرکت، شدت و بسامد سرفه، حرف زدن و خندیدن را نیز می‌گیرد. این داده‌ها برای ارزیابی علائم بیماری اهمیت دارند.

دستگاه به‌مدت 8 روز روی بیماری با آزمایش مثبت کووید-19 آزمایش شد. در دوره بهبود بیمار، 171 ساعت داده شامل سنجش‌هایی مانند سرفه خشک و تنگی نفس گردآوری شد. باید بر اهمیت این داده‌ها برای ارزیابی علائم تأکید کرد.

کاربرد گسترده این فناوری ممکن است مراقبت از بیمار را بهتر کند و به مدیریت همه‌گیری و شناخت بهتر بیماری کمک کند. کاربردش نیز می‌تواند به حوزه‌هایی فراتر از کووید-19 گسترش یابد.

خلاصه

به‌سبب حرکت انسان، بیشتر فناوری‌های پوشیدنی، به‌ویژه در سنجش قلبی‌ریوی، دقت کافی به دست نمی‌آورند. اما این فناوری تازه، با پوشش ضدآب برای کاربردهایی مانند ورزش آبی، اثر مداخله‌گر صدای بلند، گرما و عامل‌های محیطی مشابه را به حداقل می‌رساند و سنجش شاخص‌ها و فعالیت‌های فیزیولوژیک مختلف را بهتر کرده است.

این فناوری پیامدهای کاربردی بسیاری دارد. برای نمونه، پیگیری فعالیت روزمره بهبودیافتگان سکته و مبتلایان به بیماری انسدادی مزمن ریه، بیرون از بیمارستان و مرکز توان‌بخشی اهمیت دارد. این روش، پایش مستقل از صدای محیط و بدون میکروفن را به‌گونه‌ای فراهم می‌کند که حریم خصوصی فرد نقض نشود. افزون بر این، ادغام آن در زندگی روزمره در بسیاری حوزه‌های دیگر نیز ممکن است.

- شاید برایتان جالب باشد: تشخیص دقیق سرطان از خون با دستگاه پوشیدنی