Cele mai recente progrese ale tehnologiei purtabile și un exemplu dezvoltat pentru COVID-19

Tehnologia în continuă dezvoltare se integrează tot mai mult în viața noastră în fiecare zi. În timp ce apar noi invenții tehnologice, cele existente continuă să evolueze. Unele dintre cele mai remarcabile progrese au loc, fără îndoială, în domeniul biotehnologiei. Odată cu tehnologia ajunsă la dimensiuni purtabile, măsurarea „continuă” și „cuprinzătoare” a parametrilor de sănătate prin senzori electronici reprezintă obiectivul cel mai captivant al acestui domeniu.

Ce sunt produsele și tehnologia purtabile?

Produsele purtabile sunt cunoscute și ca tehnologie purtabilă, o categorie de dispozitive electronice care pot fi purtate ca accesorii, încorporate în haine, implantate în corpul utilizatorului sau chiar tatuate pe piele.

Aceste dispozitive purtabile și materialele utilizate în clinică folosesc măsurători sensibile la mișcarea suprafeței pielii, într-un interval larg de frecvențe, de la aproape zero până la câteva mii de hertzi.

Ce date ale corpului utilizează un produs purtabil?

Datele nu se obțin numai din mișcările corpului, ci și din sunetele corpului, fără a fi influențate de sunetele mediului exterior. De exemplu, când astfel de dispozitive sunt plasate pe piept sau pe gât, datele înregistrate oferă analize detaliate ale activității cardiace provenite din mișcările inimii și fluxul sanguin din arterele apropiate de suprafața pielii, din fluxul de aer prin plămâni și trahee, din sunetele respiratorii și din mișcările laringelui, esofagului și deglutiției. Totuși, uneori aceste măsurători pot avea erori. De exemplu, frecvența respiratorie nu poate fi determinată exact în timpul alergării.

Unul dintre cele mai recente produse ale tehnologiei purtabile pentru sănătate

Science Advances, prestigioasa revistă științifică, a publicat la 12 mai un studiu în care un nou design al tehnologiei purtabile depășește aceste limite prin concepte avansate de proiectare a sistemelor la nivel hardware și prin alegeri optimizate anatomic. Abordarea utilizează o pereche de accelerometre cu lățime mare de bandă, sincronizate temporal, la capetele opuse ale unui dispozitiv aflat în contact cu pielea, cu una dintre IMU (unități de măsurare inerțială) plasată la incizura suprasternală (incizura jugulară, partea anterioară inferioară a gâtului), iar cealaltă la manubriul sternal (partea superioară a sternului). Acest design permite separarea semnalelor asociate proceselor cardiorespiratorii și celor conexe de semnalele provenite din mișcările corpului.

Design și caracteristici

Pentru a facilita sterilizarea la reutilizarea sistemului și a izola electroliții utilizați de mediul exterior, se folosește o placă de circuite complet închisă într-o capsulă elastomerică. Această placă flexibilă poate fi integrată ușor în orice zonă a corpului și poate fi încărcată fără fir. Datele obținute cu acest dispozitiv pot fi înregistrate automat.

Acest produs purtabil este alcătuit din 3 componente principale:

1. dispozitivul,
2. o aplicație personalizată ca interfață cu utilizatorul (o aplicație utilizată pe tabletă) și
3. o platformă cloud pentru stocarea și analiza datelor.

În plus, interfața cu utilizatorul poate funcționa sincronizat cu 12 dispozitive simultan.

Figura 1:

1. Imaginea dispozitivului plasat pe gât.
2. Schema explodată a componentelor, a diagramelor de interconectare și a designului protector.
3. Imaginea dispozitivului lângă o monedă de 25 de cenți (diametrul monedei de 25 de cenți este de 24,266mm).
4. Imagini ale dispozitivului în situații de îndoire și întindere.
5. Modelele imaginilor de la D.
6. Mecanismul de funcționare al sistemului.

Utilizarea în activități sportive

În alergare, înot, fitness și activități similare apar erori și dificultăți la măsurarea frecvenței cardiace (KH / HR) și a frecvenței respiratorii (SH / RR), din cauza accelerațiilor foarte rapide, dinamice și variabile. Această nouă platformă cu senzori duali oferă măsurători mai robuste în multe activități, precum ciclismul și baschetul. De exemplu, în timpul înotului reduce considerabil semnalele asociate fiecărei mișcări de braț și poate astfel calcula clar semnalele asociate ciclurilor de inspirație și expirație.

Figura 2:

1. Imaginea dispozitivului pe o persoană care merge cu bicicleta.
2. Comparația RR (frecvența respiratorie pe minut) și HR (bătăile inimii pe minut), obținute din datele de detecție duală (pătrat albastru) și unică (cerc roșu), în timp ce persoana merge cu bicicleta timp de 24 de minute.
3. Imaginea dispozitivului pe o persoană care joacă baschet
4. Comparația RR și HR determinate din datele de detecție duală și unică, în timp ce persoana joacă baschet timp de 11 minute.
5. Imaginea dispozitivului pe o persoană care înoată.
6. Comparația RR și HR determinate din datele de detecție duală și unică, în timp ce persoana înoată timp de 5 minute.
7. Datele de accelerație obținute prin detecție duală în timpul înotului.
8. Date mărite asociate semnalului diferențial și liniei de bază.

Utilizarea pentru sănătatea lucrătorilor

Indiferent de sector, sănătatea și securitatea lucrătorilor sunt prioritare. În acest context, monitorizarea continuă a parametrilor de sănătate ai celor care efectuează muncă fizică grea, mai ales în construcții, minerit, pompieri sau domenii similare, permite depistarea timpurie a problemelor posibile. În condițiile în care se practică aceste meserii dificile, chiar și la temperaturi ridicate, zgomot sau alte condiții de mediu, acest nou design poate oferi măsurători precise.

Utilizarea pentru monitorizarea duratei de recuperare a pacienților cu Covid-19

Noul dispozitiv poate aduce avantaje importante în monitorizarea la domiciliu a pacienților, în special, în ultima perioadă, a celor cu Covid-19 și în urmărirea stării lor la domiciliu. Oferă o nouă posibilitate de monitorizare și înregistrare continuă a stării de sănătate a persoanelor care nu necesită spitalizare și pot trece prin boală izolate la domiciliu. Pe lângă RR, HR, temperatura și mișcările corpului, poate surprinde intensitatea și frecvența unor acțiuni precum tusea, vorbirea și râsul. Aceste date colectate sunt importante pentru evaluarea simptomelor bolii.

Dispozitivul a fost testat timp de 8 zile la o persoană cu test pozitiv pentru Covid-19. Pe parcursul recuperării pacientului s-au obținut 171 de ore de date, inclusiv măsurători privind tusea seacă și dificultățile de respirație. Este util de subliniat că datele obținute sunt importante în evaluarea simptomelor.

Utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii poate îmbunătăți îngrijirea pacienților și poate ajuta la gestionarea pandemiei și poate contribui, de asemenea, la o mai bună abordare a bolii. În plus, poate fi pusă la dispoziție pentru utilizare nu numai în Covid-19, ci și în alte domenii.

Rezumat

Din cauza mișcărilor umane, majoritatea tehnologiilor purtabile nu pot obține măsurători precise, în special pentru parametrii cardiopulmonari (cardiorespiratori). Totuși, această nouă tehnologie îmbunătățește măsurarea diferiților parametri și activități fiziologice, reducând la minimum afectarea preciziei de zgomotul puternic, temperatură și factori de mediu similari; totodată, învelișul impermeabil permite utilizarea și în domenii precum sporturile acvatice.

Tehnologia prezentată are numeroase implicații. De exemplu, este importantă monitorizarea activităților din viața cotidiană, în afara spitalelor și centrelor de reabilitare, la persoanele care au suferit un accident vascular cerebral și la cele cu boală pulmonară obstructivă cronică. În acest proces, oferă posibilitatea unei monitorizări independente de sunetele din mediu (fără microfon), fără încălcarea vieții private a persoanei. Pe lângă acestea, integrarea sa în viața cotidiană poate fi posibilă în multe alte domenii.

- V-ar putea interesa: Diagnosticarea precisă a cancerului din sânge cu un dispozitiv purtabil