Учёные из инженерно-исследовательского центра наносистем (Nanosystems Engineering Research Center, NERC) для продвинутых систем интегрированных датчиков и технологий с автономным питанием (Advanced Self-Powered Systems of Integrated Sensors and Technologies, ASSIST) Национального научного фонда (National Science Foundation’s, NSF) университета штата Северная Каролина (North Carolina State University) разрабатывают носимые устройства, способные предупредить приступ астмы. Систему, состоящую из браслета, пластыря и спирометра опробовали в лаборатории и летом протестируют на добровольцах. Статья с описанием гаджетов опубликована в IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics.
«Мы хотели спроектировать носимое устройство, которое могло бы отслеживать самочувствие пациентов и, в частности, прогнозировать приступы астмы, чтобы пользователи могли сменить обстановку или вид деятельности и предотвратить их», — объясняет один из разработчиков, Альпер Бозкурт (Alper Bozkurt). «Иногда, чтобы предотвратить приступ, достаточно зайти в помещение или сделать перерыв во время занятий физическими упражнениями, — замечает ведущий автор исследования Джеймс Диффендерфер (James Dieffenderfer).
Электронная система под названием «Следящая система здоровья и окружения» (Health and Environmental Tracker, HET) — это устройства со встроенными датчиками: браслет и пластырь для крепления на грудной клетке. Датчики отслеживают изменения внешней среды и состояние пациента: пульс, количество кислорода в крови, сопротивление кожи и хрипы в лёгких, а так же влажность, температуру, содержание в воздухе летучих органических соединений и озона. Информация, полученная сенсорами передаётся специальному программному обеспечению по беспроводной связи.
Помимо носимых устройств HET включает спирометр, которым пациент должен пользоваться несколько раз в день. «Сейчас больных астмой просят ежедневно проверять работоспособность лёгких пневмотахометром. С помощью этих данных определяют дозу лекарств в ингаляторах, — говорит Диффендерфер. — Для HET мы разработали автономный спирометр, который получает более точную информацию о работе лёгких и передаёт эти данные системе».
«Уникальность этой работы заключается не просто в интеграции нескольких сенсоров в носимое устройство, — объясняет Вина Мишра (Veena Misra), один из авторов исследования. — Главное достижение — то, что, используя новые наноразмерные датчики, мы смогли достичь энергопотребления на уровне менее одного милливатта. Для сравнения, существующие устройства потребляют сотни милливатт. Этот ультранизкий уровень энергопотребления важен. Он существенно продлевает время работы батареи и позволяет питать их тем небольшим количеством энергии, которое вырабатывает человеческий организм. Это позволит в ближайшем будущем реализовать проект ASSIST по созданию носимых датчиков, работающих на энергии тела».
Однако больные астмой получат доступ к следящей системе ещё не скоро. «Мы протестировали систему в лабораторных условиях и на небольшом количестве испытуемых и подтвердили, что датчики работают, а система собирает данные без сбоев, — говорит Мишра. — Этим летом мы собираемся начать тестирование HET в контролируемой среде на пациентах с астмой и с участием контрольной группы. Это позволит нам понять, какие физиологические параметры и факторы внешней среды помогут эффективно прогнозировать приступы астмы».
«Когда у нас будут все нужные данные, — добавляет Бозкурт, — центр начнёт разработку программного обеспечения, которое будет автоматически фиксировать показатели пользователя и заблаговременно предупреждать его о приближении астматического приступа. Это ПО позволит пользователям синхронизировать HET со смартфоном и отслеживать состояние здоровья на ходу. Мы надеемся, что после того, как мы завершим все тесты, и программное обеспечение будет готово, полностью функциональная система HET появится в продаже».
