Έξυπνος αισθητήρας: Αποκωδικοποιεί κόπωση και άγχος σε πραγματικό χρόνο

Περίπου ένας στους τρεις εργαζόμενους στη Σιγκαπούρη αναφέρει ότι αισθάνεται εξουθένωση, ένα από τα υψηλότερα ποσοστά παγκοσμίως. Η επαγγελματική εξουθένωση και η χρόνια κόπωση έχουν σημαντικό οικονομικό κόστος και αυξάνουν τον κίνδυνο σε επαγγέλματα όπου η εγρήγορση είναι κρίσιμη. Ωστόσο, η διάγνωση βασίζεται συχνά σε αυτοαναφερόμενα ερωτηματολόγια, υποκειμενικά και ακατάλληλα για αξιολόγηση σε πραγματικό χρόνο.

Προβλήματα παρακολούθησης σε κινητικό περιβάλλον

Φορητές συσκευές θα μπορούσαν να παρακολουθούν καρδιαγγειακούς δείκτες που σχετίζονται με το αυτόνομο νευρικό σύστημα, αλλά η κίνηση μειώνει δραματικά την ακρίβεια. Η μυϊκή δραστηριότητα και η κίνηση του σώματος υπερκαλύπτουν τα αμυδρά σήματα καρδιάς και αρτηριακής πίεσης, και οι υπάρχουσες στρατηγικές μετριασμού θορύβου αντιμετωπίζουν συνήθως μόνο έναν τύπο θορύβου ή περιορισμένες ζώνες συχνοτήτων.

Η πλατφόρμα μεταϋδρογέλης MAP

Μια ομάδα από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης, υπό τον καθηγητή Ho Ghim Wei και τον Δρ. Tian Guo, ανέπτυξε έναν μαλακό αισθητήρα υδρογέλης ενσωματωμένο με τεχνητή νοημοσύνη και επεξεργασία σήματος, που καταστέλλει πολλαπλές πηγές θορύβου κατά την κίνηση. Το σύστημα επιτυγχάνει λόγο σήματος προς θόρυβο ΗΚΓ 37,36 dB και απόκλιση αρτηριακής πίεσης μόλις 3 mmHg, υπερβαίνοντας τα εμπορικά συστήματα παρακολούθησης και πληρώντας τα κλινικά πρότυπα ISO. Η μηχανική μάθηση ταξινομεί επίπεδα κόπωσης με ακρίβεια 92%, επιτρέποντας συνεχή παρακολούθηση ψυχικής υγείας σε πραγματικές συνθήκες.

Φιλτράρισμα θορύβου στην πηγή

Αντί να βασίζεται αποκλειστικά σε λογισμικό, η πλατφόρμα MAP αντιμετωπίζει τον θόρυβο στη διεπαφή αισθητήρα-σώματος. Τα νανοσωματίδια στην υδρογέλη απορροφούν κραδασμούς, ενώ ένας βιοσυμβατός ηλεκτρολύτης γλυκερόλης-νερού επιτρέπει στα καρδιακά σήματα χαμηλής συχνότητας να περνούν και καταστέλλει τον ηλεκτρικό θόρυβο υψηλής συχνότητας. Ένας αλγόριθμος μηχανικής μάθησης αφαιρεί τον υπόλοιπο θόρυβο, διατηρώντας κρίσιμα φυσιολογικά χαρακτηριστικά. Το υλικό είναι μαλακό, αναπνέει με υψηλότερο ρυθμό υδρατμών από το ανθρώπινο δέρμα και αντέχει σε επαναλαμβανόμενες διατάσεις.

Από καθαρό σήμα στην αποκωδικοποίηση κόπωσης

Συνδυάζοντας βελτιωμένο υλικό με έξυπνους αλγόριθμους, το σύστημα αύξησε την ακρίβεια ανίχνευσης κορυφών ΗΚΓ από 52% σε 93%. Έτσι καταγράφονται με σαφήνεια οι φυσιολογικοί καρδιακοί ρυθμοί και τα μοτίβα που σχετίζονται με την κόπωση. Ο αισθητήρας χρησιμοποιήθηκε για παρακολούθηση συμμετεχόντων σε καθημερινές και προσομοιωμένες δραστηριότητες κόπωσης, αποδεικνύοντας την ακρίβεια 92% στην ταξινόμηση κόπωσης έναντι 64% χωρίς MAP. Το σύστημα πληροί τις απαιτήσεις ISO 81060-2 για παρακολούθηση αρτηριακής πίεσης.

Ευρύτερες εφαρμογές

Πέρα από την κόπωση, η πλατφόρμα καταστέλλει θορύβους σε καρδιακούς ήχους, αναπνευστικούς ήχους, φωνή, εγκεφαλικά κύματα και κινήσεις ματιών, επιτρέποντας ευρύτερη νευροφυσιολογική παρακολούθηση και ψυχική υγεία.

Προοπτικές για κλινική χρήση

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας MAP διήρκεσε περίπου τέσσερα χρόνια. Η ομάδα στοχεύει σε συνεργασίες με γιατρούς ψυχικής υγείας για να συνδέσουν τα φυσιολογικά δεδομένα με πραγματικές παθολογικές καταστάσεις και με βιομηχανικούς εταίρους για την κλιμάκωση και εμπορική εφαρμογή της πλατφόρμας.