10年的努力造就了“可穿戴医生”

文章作者:R.科林·约翰逊

研究人员希望,最终,大多数慢性疾病都可以通过这些传感器的镶嵌可穿戴物,这些传感器可通过从患者自己的身体收获的能量而相似地解决。

将可穿戴腕带与胸贴和手持式呼吸分析装置配对的尝试即将实现。这项长达10年的开发工作涉及多达40名研究人员,将同时监测患者的健康和环境。

可穿戴健康和环境跟踪器(HET)旨在预测,例如,迎面而来的哮喘攻击并建议立即采取行动来挫败活动。研究人员希望,最终,大多数慢性疾病都可以通过这些传感器的镶嵌可穿戴物,这些传感器可通过从患者自己的身体收获的能量而相似地解决。为了解决这个问题,国家科学基金会(NSF)正在为综合传感器和技术(协助)项目提供高达4000万美元的先进自动系统。

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*原型的三件套传感器舱连接在一起,环绕在患者的手腕上,以监测运动、心率、呼吸频率、血液中的氧气量、皮肤阻抗和肺部的喘息。(来源:NCSU) *

首席研究员阿尔珀·博兹库尔特教授说:“这项为美国国家科学基金会的援助项目进行的研究将由病人自己的身体提供动力,以监测他们的健康和环境。ee.然而,Bozkurt在北卡罗来纳州立大学(NCSU,Raleigh)的大部分工作中获得了詹姆斯·迪福德曼德·詹姆斯·迪福安德·詹姆斯

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___figure 2:__ *健康和环境跟踪器(HET)胸部补丁的第一个原型比在2020年商业化的最终模型比最终模型更大,更厚。照片来源:James Dieffenderfer(来源:NCSU)*

HET项目,现在已经是十年来的第四个项目,最近推出了它的第一个功能原型,计划在今年晚些时候开始人体试验,从哮喘开始。这项工作正在北卡罗莱纳州立大学的国家科学基金会的纳米系统工程研究中心进行。

“我们首先与北卡罗来纳大学(UNC,Chappel Hill)合作的合作攻击哮喘袭击,”Bozlurt说。“环保局告诉我们我们需要监测的正确健康和环境 - 参数,以预测哮喘袭击。”

因此,Bozlurt, Dieffenderfer和他的同事将功能分为手腕佩戴的传感器中心,胸部贴片和手持酒精测试仪。这种腕带主要关注环境因素,监测空气中的挥发性有机化合物和臭氧,以及环境湿度和温度(腕带还包括额外的传感器来监测运动、心率和血氧水平),然后将收集到的数据无线传输给医疗专业人员。这种贴片包括传感器,可以跟踪病人的运动、心率、呼吸频率、血液中的含氧量、皮肤阻抗和肺部的喘息。手持式呼吸测量仪——称为肺活量计——测量肺功能。

一旦在临床试验中确定了即将发作的哮喘的条件,就可以生产一种专门的降低成本的版本。如果不同的东西刺激不同的人哮喘发作,个性化的版本将被创造出来。最初的实验将在受控环境中与希望在未来产品中使用该技术的工业合作伙伴进行。

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图3:__ *研究人员James Dieffenderfer(左)和Eric Beppler工作与健康和环境跟踪(HET)腕带。(来源:NCSU) *

“没有一个系统这个小而全面地做出如此研究,”Bozkurt说。“我们的目标是找到与特定条件的所有人合作的普遍刺激,但这需要一些验证。”

当项目刚开始时,团队试图使用现成的组件,但很快发现,如果不发明新型传感器,他们无法满足毫瓦以下的自供电能量收集设备的能量预算。事实上,该项目已经因其能量收集肺活量计获得了一个奖项,该计包含一个微型发电机,用户向其吹气来驱动发电机,从而为设备供电。Dieffenderfer因他的能量采集肺活量计获得了医学整合和创新技术中心奖。这笔15万美元的奖金将被Dieffenderfer用于开发和销售他的创新能源收集健康设备给消费者。

人类试验将于今年开始开发一个完全自动商业版大约2020年的目标。该计划是将数据从可穿戴健康监视器传送到用户的智能手机,可以将其发送给医生,以及评估在现场向用户发出警告以及在它发生之前,避免健康危机的策略,例如哮喘攻击。

对于所有细节,读取低功耗可穿戴系统,以持续监测慢性呼吸道疾病的环境和健康IEEE生物医学与健康信息学杂志

该项目的其他贡献者包括NCSU教授Henry Goodello和本科生Brinnae Bent。来自北卡罗来纳大学的研究人员包括Veena Misra, Omer Oralkan和Yong Zhu,博士后研究助理Bongmook Lee,博士生Steven Mills, Michael McKnight, shan Yao, Jason Strohmaier, John Muth, Alper Bozkurt和Feiyan Lin,以及本科生Eric Beppler和医学博士David Peden。

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