Skip to main content

Integrated Sensing Architectures and Tools for Health Care

Article Category

Article available in the folowing languages:

Monitorowanie potu pod kątem wskaźników stanu zdrowia za pomocą inteligentnego urządzenia osobistego

Zespół projektu CyberCare zajął się obarczonymi wysokim ryzykiem badaniami, które potencjalnie może przynieść duże korzyści nad zintegrowanymi układami detekcyjnymi, architekturami obliczeniowymi i powiązanymi narzędziami. Ich wynikiem jest prototypowe urządzenie osobiste do wykorzystania w inteligentnej opiece zdrowotnej.

Zdrowie

Technologie inteligentne są coraz częściej stosowane w medycynie spersonalizowanej. Do akwizycji danych w takich rozwiązaniach wykorzystuje się przełomowe technologie czujnikowe, a do przetwarzania informacji i wspierania podejmowania decyzji – architektury obliczeniowe, często oparte na algorytmach sztucznej inteligencji. Aby takie urządzenia mogły poprawnie działać, wszystkie inteligentne elementy musi scalać interfejs stanowiący łącznik między biosystemami monitorującymi parametry fizyczne oraz systemami przetwarzającymi informacje, które zapisują takie dane i odpowiednio na nie reagują. Zespół projektu CyberCare, wspierany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, opracował i przetestował taki system, który ma w przyszłości służyć zarówno do monitorowania stanu zdrowia, jak i dobierania odpowiednich metod leczenia. „Największym wyzwaniem było opracowanie systemu, który będzie nie tylko bezpieczny i dokładny, ale też dyskretny i prosty w obsłudze z punktu widzenia użytkowników”, mówi Giovanni De Micheli, koordynator projektu. Badaczom udało się przygotować prototyp urządzenia osobistego, które jest w stanie mierzyć poziom wielu różnych jonów w małej próbce potu.

Mikrofabrykowane, zintegrowane urządzenie osobiste

Jony to atomy lub grupy atomów o dodatnim lub ujemnym ładunku elektrycznym. Ilościowy pomiar ich stężenia w płynach ustrojowych pozwala wykrywać obecność związków chemicznych dostarczających wskazówek dotyczących stanu zdrowia. Na przykład u osób z chorobą afektywną dwubiegunową regularnie monitoruje się poziom litu, ponieważ wpływa on na stabilizację nastroju. W medycynie sportowej po wysiłku fizycznym często mierzy się równowagę sodowo-potasową, a elektrolity umożliwiają komunikację między komórkami, w związku z czym są niezbędne do poprawnego funkcjonowania ludzkiego organizmu. Centralnym elementem urządzenia jest modułowy układ ogniw czujnikowych pokrytych jonoselektywnymi membranami, przez które mogą przenikać wybrane jony. Każde ogniwo czujnikowe gromadzi ładunek elektryczny przenoszony przez jony. Na podstawie pomiaru tych ładunków oznacza się poszczególne jony. Zastosowanie układów ogniw wyposażonych w różne jonospecyficzne membrany pozwala na równoczesne wykrywanie różnych substancji. Czujniki zintegrowano z elastyczną folią, a elementy elektroniczne służące do akwizycji danych umieszczono na elastycznym podłożu, co ułatwia mocowanie urządzenia na ciele. Wyniki można wyświetlać i zapisywać na urządzeniu mobilnym (takim jak smartfon lub laptop) dzięki bezprzewodowemu połączeniu z urządzeniem pomiarowym. Ma to pomóc użytkownikom i pracownikom opieki zdrowotnej w dobieraniu najlepszych metod leczenia. „Modułowość systemu przekłada się na jego uniwersalność i ograniczenie kosztów projektowania”, mówi De Micheli. Specjalny system przeznaczony do monitorowania aktywności sportowej i zmęczenia przetestowano z udziałem ochotników, którzy jeździli na rowerach z założonymi na głowę opaskami z urządzeniem CyberCare. System analizował ich pot w czasie rzeczywistym, monitorując poziom sodu i potasu. „Uzyskane przez nas wyniki porównaliśmy z pomiarami wykonanymi z zastosowaniem tradycyjnych metod pobierania próbek oraz dużych analizatorów laboratoryjnych – okazało się, że są one niemal identyczne”, wyjaśnia De Micheli.

Wzmacnianie pozycji obywateli

Urządzenie opracowane przez zespół projektu CyberCare wspomaga realizację celu UE powiązanego z e-zdrowiem, polegającego na wzmocnieniu pozycji obywateli i poprawie indywidualnej opieki poprzez wdrożenie usług cyfrowych – rozwiązanie to ma wspierać zdalne monitorowanie stanu zdrowia i udzielanie pomocy. Dodatkowo może ono pomóc osobom, które uprawiają sport rekreacyjnie lub profesjonalnie, w optymalizacji planu treningów. Technologia ta nie wyszła jeszcze poza fazę prototypu, a badacze poszukują obecnie odpowiedniego partnera przemysłowego, który pomoże im opracować produkt przygotowany do wprowadzenia na rynek wyrobów medycznych lub urządzeń sportowych. „Ponieważ istnieje tak wiele związków biologicznych, które mogą stanowić użyteczne wskaźniki stanu zdrowia, technologia ta sprawdzi się w wielu zastosowaniach. Poza monitorowaniem kondycji organizmu można także mierzyć poziom narażenia na zanieczyszczenia, takie jak ołów”, dodaje na koniec De Micheli.

Słowa kluczowe

CyberCare, osobisty, jon, pot, zdrowie, potas, sód, sport, czujnik

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania