Senzory se systémem Android monitorují vitální funkce a další

Ve sci-fi filmech od Vetřelců po Avatara velitelé na základní stanici vždy vědí, kdy jsou vojáci budoucnosti odvedeni nepřáteli – protože jejich životní funkce jsou sledovány v reálném čase. Udělat to se současnou technologií je výzva, v neposlední řadě proto, že shromažďování a přenos všech dat, která mohou být shromážděna i hrstkou senzorů pohybu a životních funkcí, by byl obrovským vyčerpáním energie baterie a bezdrátové šířky pásma.





Vybavením oděvů a těl uživatelů sítí více senzorů – známých jako chytrý prach – které se hlásí do telefonu se systémem Android, výzkumníci razí cestu open source k uskutečnění snu o neustálém lékařském monitorování. Jejich práce jim již umožnila měřit, jak moc testované subjekty cvičí, jak dobře jsou na tom jejich srdce a jak velkému znečištění ovzduší jsou vystaveny.

Výsledná data mají řadu aplikací:

  • Začlenění historických údajů a údajů o životních funkcích v reálném čase do trvalých lékařských záznamů
  • Automaticky informovat pacienta, kdy má upravit léky na srdce
  • Proměňte cvičení a denní úrovně aktivity v soutěž ve stylu Foursquare
  • Umožněte uživatelům vyhnout se místům a denním dobám, kdy je znečištění ovzduší nejhorší

Technologie (pdf) je popsána v dokumentu, který bude doručen koncem června na I. ročníku 2010 mezinárodní konference o všudypřítomných technologiích pro podpůrné prostředí na ostrově Samos v Řecku. Nastiňuje hierarchii kroků zpracování, díky nimž je 24/7 monitorování životních funkcí (jako je dýchání a srdeční frekvence) realistické vzhledem k problémům s výdrží baterie a omezením šířky pásma mobilních telefonů.

Třívrstvá architektura systému DexterNet s ukázkovou implementací hardwaru, komunikace a softwaru.

Tato hierarchie, známá jako DexterNet, zahrnuje sekvenční zpracování na každé úrovni příslušného hardwaru: senzory, známé jako senzorová vrstva těla , smartphone nebo osobní síťová vrstva , a nakonec v cloudu popř globální síťová vrstva která zálohuje a provádí konečné zpracování všech dat uživatele. Účelem zpracování v zařízení v každé vrstvě je snížení množství informací přenášených bezdrátově mezi jednotlivými zařízeními.

Nejnižší úroveň této hierarchie, jednotlivé senzory na končetinách a trupu uživatele, dokážou sbírat data o řadě parametrů: pohyb ve 3 osách (realizovaný pomocí tříosého akcelerometru a dvouosého gyroskopu), srdeční EKG, úrovně částice ve vzduchu a pro dýchací pohyby, elektrická impedanční pneumografie .

Aby se snížila frekvence, s jakou musí tyto senzory komunikovat s chytrým telefonem uživatele (a objem informací, které musí přenášet), jsou tyto senzory schopné základních algoritmů zpracování signálu po programátorem definovatelné časové období, včetně minima, maxima, průměru a střední hodnoty pro jakýkoli konkrétní parametr.

Byly použity dva typy senzorů, jeden, známý jako TelosB , je velká asi jako USB flash disk a má procesor Texas Instruments, který se často vyskytuje ve vestavěných aplikacích, a 10k integrované paměti RAM. Jiný, Senzor SHIMMER společnosti Intel , provozuje Operační systém TinyOS navrženo speciálně pro dálkové senzory, váží pouhých 15 gramů a je ne o moc větší než čtvrtina .

Pod vedením Edmunda Seta ze School of Public Health na UC Berkeley byli zapojeni výzkumníci schopni dále integrovat data shromážděná z bezdrátových senzorů s daty shromážděnými samotnými telefony. Například kombinací údajů o poloze, denní době a kvalitě ovzduší byli vědci schopni vytvořit mapy dnů uživatelů, které zdůrazňují místa a časy, kdy byli vystaveni nejvyšší úrovni znečištění ovzduší.

Vzhledem k tomu, že telefony a senzory mohou mezi sebou komunikovat bezdrátově přes Bluetooth, je počet senzorů, které lze zabudovat jak na uživatele, tak do jeho prostředí, prakticky neomezený. V jedné aplikaci vědci umístili senzor do digitální koupelnové váhy uživatelů a jejich monitorů krevního tlaku, aby kvantifikovali denní změny související s příliš velkým zadržováním tekutin u pacientů. Výsledná data umožnila jejich algoritmům, zpracovaným serverem, na který smartphone odesílá svá data, navrhnout možnou úpravu dávkování léků na krevní tlak.

Seto a kol. uvedli platformu Android jako jedinečný prvek, který umožňuje jejich práci, nejen proto, že telefony Android, stejně jako všechny chytré telefony, jsou samy o sobě poměrně schopné nositelné počítače. Vzhledem k tomu, že Android je open-source, byli vědci schopni nad ním vyvinout platformu SPINE pro vzdálený průzkum a přidat k němu vlastní API, známé jako WAVE (nezaměňovat s Wave od Google). V kombinaci jim tyto výzkumné platformy umožňují volně experimentovat.

Vědci si uvědomují, že jedinou nevýhodou používání platformy Android v této práci je to, že nedokáže lokalizovat uživatele uvnitř. Výzkumníci stráví část své práce pokusy znovu vynalézt kolo tím, že spekulují o způsobech, jak toho dosáhnout pomocí Wifi uzlů a dokonce vizuálního rozpoznání vnitřních prostor pomocí fotoaparátu telefonu, aniž by si očividně kdy uvědomili, že Skyhook Wireless již má API a mezinárodní databázi wifi sítí, které toho mohou dosáhnout.

skrýt