Биомедицинские технологииДиагностика

Умный сенсор обнаруживает симптомы с помощью периферийных вычислений

Периферийные вычисления на смартфоне использовались для анализа данных, собранных мультимодальным гибким носимым сенсорным пластырем, а также для обнаружения аритмии, кашля и падений.

Носимые датчики — это устройства, которые можно носить на теле и измерять состояние тела. Они являются частью Интернета вещей (IoT) и показывают большие перспективы для мониторинга здоровья. Эти датчики генерируют большие объемы данных, и эти данные необходимо обрабатывать, чтобы их можно было понять.

Область вычислений, связанная с обработкой этих данных на датчике или устройстве, к которому подключен датчик, а не на удаленном сервере в облаке, называется периферийными вычислениями. Периферийные вычисления являются ключевым элементом в технологии носимых датчиков.

Исследовательская группа из Японии под руководством профессора Кунихару Такеи из Университета Хоккайдо и доцента Кохеи Накадзимы из Токийского университета изготовила гибкий мультимодальный носимый сенсорный пластырь и разработала программное обеспечение для периферийных вычислений, способное обнаруживать аритмию, кашель и падения у добровольцев.

Датчик, использующий смартфон в качестве периферийного вычислительного устройства, был описан в статье, опубликованной в журнале Device.

«Наша цель в этом исследовании состояла в разработке мультимодального сенсорного пластыря, который мог бы обрабатывать и интерпретировать данные с использованием периферийных вычислений, а также обнаруживать ранние стадии заболеваний в повседневной жизни», — объясняет Кунихару Такеи.

Команда изготовила датчики, которые отслеживают сердечную активность с помощью электрокардиограммы (ЭКГ), дыхания, температуры кожи и влажности, вызванной потоотделением. После подтверждения их пригодности для долгосрочного использования датчики были интегрированы в гибкую пленку (сенсорный пластырь), которая прилипает к коже человека. Сенсорный пластырь также включал модуль Bluetooth для подключения к смартфону.

Команда исследователей сначала проверила способность сенсорной накладки обнаруживать физиологические изменения у трех добровольцев, которые носили ее на груди. Сенсорная накладка использовалась для мониторинга жизненно важных показателей у добровольцев при температурах (используемых для определения вероятности теплового стресса) от 22°C и выше 29°C.

Читайте также:  Биомаркер крови обещает идентифицировать диабет до появления симптомов

«Хотя наша тестовая группа была небольшой, мы могли наблюдать изменение их жизненных показателей во время мониторинга временных рядов при высоких температурах. Это наблюдение может в конечном итоге привести к выявлению симптомов теплового стресса на ранней стадии», — объясняет Такеи.

Ученые разработали программу машинного обучения для обработки записанных данных с целью обнаружения других симптомов, таких как сердечная аритмия, кашель и падения. «Помимо проведения анализа на компьютере, — говорит Накадзима, — мы также разработали приложение для периферийных вычислений для смартфонов, которое могло бы выполнять тот же анализ. Мы достигли точности прогнозирования более 80%».

«Значительным достижением этого исследования является интеграция мультимодальных гибких датчиков, анализа данных машинного обучения в реальном времени и удаленного мониторинга жизненно важных функций с помощью смартфона», — заключают исследователи.

«Одним из недостатков нашей системы является то, что обучение невозможно проводить на смартфоне, и его необходимо проводить на компьютере; однако эту проблему можно решить, упростив обработку данных». В этом исследовании продвигается концепция системы периферийных вычислений на основе патчей для телемедицины или теледиагностики.

Дополнительная информация: Анализ персональных данных здравоохранения в режиме реального времени с использованием периферийных вычислений для многомодальных носимых датчиков, Device (2024). DOI: 10.1016/j.device.2024.100597
Поделитесь в соцсетях
Back to top button