美国研究人员开发出可预测、预防哮喘病发作的可穿戴设备

来源：中国科技网   发布者：张荐辕   日期：2016-06-13  

为了达到预测和预防哮喘病发作的目的，研究人员开发出一种集成的、可穿戴设备，该系统可监测用户所处的环境、用户的心率和其它物理特征。研究人员计划在今年夏天，对更大范围的受试者中测试该系统。 这个系统，被称为健康和环境跟踪器(HET)，由一套新的传感器设备组成，北卡罗来纳州立大学的美国国家科学基金会的纳米技术工程研究中心高级自供电系统集成传感器及技术部(ASSIST)的研究人员开发。 根据美国疾病预防与控制中心的数据，在美国哮喘病的影响人数超过2400万人。目前，哮喘患者主要依靠吸入器来缓解他们的症状。 “我们的目标是设计一个可穿戴系统，可以跟踪受试者的健康情况，尤其是，能够为预测哮喘病发作提供硬件设备支持，这样用户就可以通过改变他们的活动或环境来采取措施预防哮喘，”阿尔伯 博兹库尔特说，他是北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程系的助理教授，也是这篇文章的主要作者。 “预防哮喘发作，会变得和走进室内或从日常锻炼中休息一会一样简单，” James Dieffenderfer说，他是论文第一作者，北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校联合生物医学工程计划的博士生。 HET系统包括多个新型传感器设备，有一个腕带和粘贴在胸部的贴片。 贴片包含跟踪病人的运动，心率，呼吸速率，血氧，皮肤阻抗和肺部喘息的传感器。 腕带主要用于监控环境因素的影响，监测挥发性有机化合物和空气中的臭氧，以及环境温度和湿度。腕带还包括额外的传感器来监测运动、心率和血氧。 该系统还包含一个非穿戴组件：一个肺活量仪，用于测量患者的肺功能。 “现在，哮喘患者使用峰值流量仪来测量日常肺功能，” Dieffenderfer说。“这个信息用来告知哮喘病人吸入器中处方药的剂量。” “对于HET，我们开发了一个定制的自供电肺活量仪，它能够收集更多关于肺功能的准确信息，并将数据导入系统，” Dieffenderfer补充道。 所有来自传感器的数据都被无线传输到一台计算机上，在那里定制软件收集和记录数据。 “这项工作的独特之处，不是仅仅以可穿戴的形式集成不同类型的传感器，” Veena Misra说，他是该论文的联合作者，北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程系教授。“该工作的意义是，我们通过利用新型纳米传感器技术，已经能够将功率消耗降低到亚毫瓦水平。现有设备的功率消耗水平是几百毫瓦。” “超低功耗非常重要，因为它能让设备电池的寿命更长，能够让它们与人体能量(这个量不是很大)兼容，”Misra说，他也是ASSIST 中心主任。“HET系统提供了一个路径，让ASSIST中心在不久的将来，实现自供电可穿戴式传感器的愿景。” “我们已经在台式上测试了该系统，并对少量的受试者进行了概念证明演示，证实所有的传感器工作状态良好，并且系统能够准确地汇总数据，”Misra说。“今年夏天，我们计划开始在受控环境中针对哮喘患者的受试组和对照组测试HET，以确定哪些环境和生理变量对预测哮喘发作是有效的。” “一旦我们获得了数据，中心就可以开发软件，自动跟踪用户数据，给用户发布哮喘发作预警，”博兹库尔特说，他是ASSIST 中心的测试平台负责人，负责HET系统集成。“而且，该软件还能让用户将HET上的数据同步到他们的智能手机上，以便他们在百忙之中监控自己的健康。这些测试完成之后，预测软件也创建完成，我们希望这个全功能的HET系统能够大有用处。” 这篇论文“持续监测慢性呼吸道疾病的环境和健康情况的低功耗可穿戴设备”，已经发表在生物和健康信息学的IEEE期刊上。

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