Умные часы при поддержке НАСА предлагают мониторинг медицинского уровня для астронавтов и пациентов

EmbracePlus, разработанный при финансовой поддержке консорциума НАСА, сочетает в себе возможности и точность медицинского уровня с внешним видом, ощущением и комфортом потребительского продукта. (Изображение:Empatica Inc.)

Жизнь астронавтов на Международной космической станции по большей части была менее утомительной, чем во времена космических шаттлов, когда миссии часто включали множество целей и этапов, сжатых в короткий период времени. Однако этого не произойдет с первыми астронавтами, которые отправятся на поверхность Луны в рамках программы «Артемида», говорит Александра Уитмайр, ученый НАСА, чья работа связана с благополучием и работоспособностью астронавтов.

«Миссии «Артемида» будут очень амбициозными:экипажам придется выполнять множество задач, иногда в течение продолжительного рабочего времени или в ночные смены», — сказала она. «Их графики, вероятно, будут нарушать режим сна, подобно тому, что мы испытали во времена шаттлов».

Будучи научным руководителем отдела человеческого фактора и поведенческих показателей Программы исследований человека НАСА, Уитмайр ищет лучшие способы мониторинга и поддержки сна астронавтов, чтобы обеспечить их безопасность и работоспособность. И ее работа — лишь один из пяти элементов Программы исследований человека в Космическом центре имени Джонсона НАСА в Хьюстоне. Других беспокоят физические упражнения и медицинские потребности космонавтов, а также защита их здоровья от опасностей космической среды, таких как радиация.

Большую часть усилий программы можно было бы выиграть от создания носимого устройства, способного измерять и предоставлять обратную связь о физиологии астронавтов различными способами. Вот почему в 2020 году Уитмайру представили новейшую работу компании Empatica Inc., занимающейся технологиями носимых медицинских устройств, из Кембриджа, Массачусетс.

С помощью НАСА и учитывая потребности агентства, компания разработала умные часы с пятью датчиками в небольшом, удобном и привлекательном дизайне, которые теперь коммерчески доступны как EmbracePlus.

Разработка прототипа устройства частично финансировалась за счет гранта Института трансляционных исследований космического здоровья (TRISH), исследовательского консорциума, который ищет способы снизить риски для астронавтов во время длительных миссий. TRISH финансируется Медицинским колледжем Джонсона и Бэйлора.

Ранее компания Empatica выпустила на рынок умные часы научного уровня, известные как E4, в основном для использования в академических и клинических исследованиях, а также умные часы для обнаружения эпилептических припадков и оповещения лиц, осуществляющих уход, под названием Embrace2, которые были разработаны, чтобы быть привлекательными и удобными для ежедневного использования.

В EmbracePlus компания хотела объединить приятный внешний вид Embrace2 с возможностями E4. В их число входили акселерометр для обнаружения движения, датчик температуры, инфракрасный датчик, который контролирует сердечную и дыхательную активность, а также еще один, который обнаруживает электрическую активность в коже, которая коррелирует с активностью нервной системы. EmbracePlus также оснащен гироскопом для более точного определения движения.

«EmbracePlus сочетает в себе красивый дизайн Embrace2 с возможностями сбора данных E4, поэтому это медицинское устройство с потребительским внешним видом, которое можно легко носить в повседневной жизни», — сказала Симоне Тогнетти, технический директор Empatica.

Разработка, осуществленная при поддержке TRISH, включала в себя оценку различных датчиков для определения частоты сердечных сокращений и потока кислорода, проведение испытаний важнейших функций, интеграцию всех компонентов и элементов дизайна, определение наиболее удобного форм-фактора и выбор дисплея, а также другую работу.

«Финансирование позволило нам реализовать важные инженерные функции, такие как размещение датчиков электродермальной активности на удобном съемном ремне», — сказал Тогнетти, имея в виду датчики электрической активности кожи. «Это результат многочисленных исследований и разработок в области производства, электрического подключения и качества сигнала различных конструкций».

Потребность Программы исследований человека в устройстве, которое можно было бы использовать астронавтами в космосе и даже в исследованиях на земле, также повлияла на создание часов. Уитмайр отметил, что небольшая, легкая и удобная конструкция имеет важное значение для космической программы. «Вам действительно нужно устройство, которое не будет навязчивым, необременительным и само по себе не вызывающим стресса», — сказала она.

Тогнетти сказал, что НАСА также требует, чтобы технология была энергоэффективной, простой в использовании и достаточно надежной для работы в суровых космических условиях. «У нас есть настраиваемые аппаратные режимы для оптимизации сбора данных за счет увеличения срока службы батареи, встроенная память, которая может хранить данные за 55 дней в случае отсутствия подключения, а также дисплей с низким энергопотреблением, который также помогает в устранении неполадок», — сказал он.

Тем временем устройство автоматически и непрерывно собирает данные и передает их через Bluetooth в сопутствующее приложение, которое отправляет их в облако. «Все, что нужно сделать пользователю, — это убедиться, что устройство заряжено и подключено», — сказал он, отметив, что приложение также будет напоминать пользователям даже об этих шагах.

EmbracePlus был запущен в массовое производство в 2021 году. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США уже одобрило его в качестве ключевого компонента платформы мониторинга здоровья Empatica. Тогнетти описал ее как платформу, на которой алгоритмы машинного обучения могут анализировать одновременные потоки данных от разных типов датчиков для выявления и мониторинга различных аспектов здоровья. Данные датчиков EmbracePlus можно комбинировать новыми способами для определения различных условий. Например, во время пандемии COVID-19 компания разработала алгоритм обнаружения респираторной инфекции до появления симптомов.

«Носимые устройства уже используются в крупномасштабных клинических испытаниях и академических исследованиях», — сказал Тогнетти, отметив, что в число клиентов входят некоторые крупнейшие фармацевтические компании и крупные исследовательские проекты по всему миру. Среди последних две инициативы, финансируемые Европейским Союзом:проект Sleep Revolution, целью которого является использование машинного обучения для диагностики и лечения апноэ во сне, и проект TIMESPAN, который изучает пересечение синдрома дефицита внимания с гиперактивностью и таких состояний, как диабет и сердечно-сосудистые заболевания, с надеждой на оптимизацию и персонализацию лечения.

По его словам, для исследований и клинических испытаний "возможность получать измерения золотого стандарта из домов или офисов участников, не полагаясь на 100 процентов на самоотчеты или на еженедельные посещения объектов, которые предоставляют только моментальные показатели, означает более качественные данные и гораздо меньшую нагрузку на участников".

В будущем, по словам Тогнетти, компания также хочет, чтобы платформа мониторинга здоровья Empatica, включая EmbracePlus, стала «универсальным инструментом» для мониторинга здоровья пациентов за пределами клиник.

Вернувшись в Космический центр Джонсона, Уитмайр сказал, что EmbracePlus является одним из рассматриваемых устройств для измерения жизненно важных показателей и активности сна и бодрствования в космических полетах и наземных исследованиях. Ее группу больше всего интересует акселерометр устройства, который можно использовать для определения циклов сна и бодрствования, но она отметила, что некоторые другие датчики могут представлять интерес для других элементов Программы исследований человека.

Носимое на запястье устройство, которое астронавты использовали для сбора данных, снимается с производства, и она сказала, что EmbracePlus может устранить некоторые ограничения предыдущего устройства, включая комфорт и возможности подключения, особенно с учетом того, что другое устройство не передает данные в потоковом режиме в реальном времени.

По словам Уитмайр, такое устройство, как EmbracePlus, может найти применение и за пределами медицинской сферы. Она отметила, что в автомобильной, железнодорожной и других отраслях существуют системы контроля утомляемости, которые в значительной степени полагаются на самоотчеты. «Существуют исследования, которые показывают, что мы недооцениваем влияние лишения сна на нашу работоспособность», — сказала она. "Я вижу подобные устройства, и да, они важны для исследований, но в прикладных условиях их способность обеспечивать объективную обратную связь может повысить безопасность во многих отраслях и способствовать заботе о людях, которые работают сверхурочно или в ночную смену".

Для получения дополнительной информации посетите здесь  .

Расшифровка

Стенограмма этого видео недоступна.