Wearable sensor suite aims to predict and prevent asthma attacks / Sensori indossabili hanno lo scopo di prevedere e prevenire attacchi di asma.
Researchers have developed an integrated, wearable system that monitors a user’s environment and physical attributes to predict – and prevent – asthma attacks.
The so-called Health and Environmental Tracker (HET) is a suite of new sensor devices developed by researchers from the US National Science Foundation’s Nanosystems Engineering Research Center for Advanced Self-Powered Systems of Integrated Sensors and Technologies (ASSIST) at North Carolina State University.
“Our goal was to design a wearable system that could track the wellness of the subjects and in particular provide the infrastructure to predict asthma attacks, so that the users could take steps to prevent them by changing their activities or environment,” said Alper Bozkurt, the principal investigator of a paper describing the work and an assistant professor of electrical and computer engineering at NC State.
The HET system is said to incorporate a host of novel sensing devices incorporated into a wristband and a patch adhered to the chest. The patch includes sensors that track a patient’s movement, heart rate, respiratory rate, the amount of oxygen in the blood, skin impedance and wheezing in the lungs.
The wristband focuses largely on environmental factors, monitoring volatile organic compounds and ozone in the air, as well as ambient humidity and temperature. The wristband also includes additional sensors to monitor motion, heart rate and the amount of oxygen in the blood.
The system also has a non-wearable spirometer, which patients breathe into several times a day to measure lung function.
“Right now, people with asthma are asked to use a peak flow meter to measure lung function on a day-to-day basis,” said James Dieffenderfer, lead author of the paper and a Ph.D. student in the joint biomedical engineering program at NC State and the University of North Carolina at Chapel Hill.
“That information is used to inform the dosage of prescription drugs used in their inhalers. For HET, we developed a customized self-powered spirometer, which collects more accurate information on lung function and feeds that data into the system.”
Data from the sensors is transmitted wirelessly to a computer, where custom software collects and records the data.
“The uniqueness of this work is not simply the integration of various sensors in wearable form factors,” said Veena Misra, co-author of the paper and a professor of electrical and computer engineering at NC State. “The impact here is that we have been able to demonstrate power consumption levels that are in the sub-milliwatt levels by using nano-enabled novel sensor technologies. Comparable, existing devices have power consumption levels in the hundreds of milliwatts.
“This ultra-low power consumption is important because it gives the devices a long battery life, and will make them compatible with the power generated by the body, which is not a lot,” said Misra.
“We have tested the system in the benchtop and on a limited number of human subjects for proof of concept demonstration and have confirmed that all of the sensors work, and that the system accurately compiles the data,” Misra said.
ITALIANO
I ricercatori hanno sviluppato un sistema integrato, indossabile che controlla l'ambiente di un utente e gli attributi fisici di prevedere - e prevenire - attacchi di asma.
La cosiddetta Salute e ambientale Tracker (HET) è una suite di nuovi dispositivi sensori sviluppati da ricercatori Nanosystems Ingegneria Research Center US National Science Foundation for Advanced Sistemi di sensori integrati e tecnologie (Assist) autoalimentato a North Carolina State University .
"Il nostro obiettivo era quello di progettare un sistema indossabile che potrebbe monitorare il benessere dei soggetti e, in particolare, fornire l'infrastruttura per prevedere gli attacchi di asma, in modo che gli utenti possono adottare misure per evitare che cambiando le loro attività o l'ambiente", ha detto Alper Bozkurt, il ricercatore principale di un documento che descrive il lavoro e un assistente professore di ingegneria elettrica e informatica alla condizione di NC.
Il sistema HET incorpora una serie di dispositivi di rilevamento innovativi incorporati in un braccialetto e una patch aderito al petto. La patch include sensori che tracciano il movimento del paziente, la frequenza cardiaca, frequenza respiratoria, la quantità di ossigeno nel sangue, impedenza della pelle e le difficoltà respiratorie nei polmoni.
Il braccialetto concentra gran parte da fattori ambientali, il monitoraggio composti organici volatili e dell'ozono nell'aria, così come l'umidità e la temperatura ambiente. Il bracciale comprende anche ulteriori sensori per monitorare il movimento, la frequenza cardiaca e la quantità di ossigeno nel sangue.
Il sistema dispone inoltre di uno spirometro non indossabile, che i pazienti respirano più volte al giorno per misurare la funzione polmonare.
"In questo momento, le persone con asma sono invitati a utilizzare un misuratore del picco di flusso per misurare la funzione polmonare giorno per giorno", ha detto James Dieffenderfer, autore principale dello studio e un dottorato di ricerca studente nel programma di ingegneria biomedica comune a NC State e la University of North Carolina a Chapel Hill.
"Questa informazione viene utilizzata per informare il dosaggio dei farmaci da prescrizione utilizzati nei loro inalatori. Per HET, abbiamo sviluppato un auto-alimentata spirometro personalizzato, che raccoglie le informazioni più accurate sulla funzione polmonare e alimenta i dati nel sistema ".
I dati provenienti dai sensori vengono trasmessi in modalità wireless a un computer, dove il software personalizzato raccoglie e registra i dati.
"L'unicità di questo lavoro non è semplicemente l'integrazione di diversi sensori in fattori di forma da indossare", ha detto Veena Misra, co-autore della carta e un professore di ingegneria elettrica e informatica alla condizione di NC. "L'impatto è che siamo stati in grado di dimostrare i livelli di consumo energetico che si trovano nei livelli sub-milliwatt utilizzando nuove tecnologie di sensori nano-enabled. , dispositivi analoghi esistenti hanno livelli di consumo elettrico nelle centinaia di milliwatt.
"Questo consumo di energia bassissimo è importante perché dà i dispositivi di una lunga durata della batteria, e li renderà compatibili con la potenza generata dal corpo, che non è molto", ha detto Misra.
"Abbiamo testato il sistema in banco e su un numero limitato di soggetti umani per la prova di dimostrazione e abbiamo confermato che tutti i sensori funzionano, e che il sistema compila accuratamente i dati", ha detto Misra.
Da:
http://www.theengineer.co.uk/wearable-sensor-suite-aims-to-predict-and-prevent-asthma-attacks/?cmpid=tenews_2334413
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