Какое устройство называется маской монитора
Обновлено: 03.07.2024
«Fitbit для лица» может превратить любую маску для лица в умное устройство для мониторинга
FaceBit может следить за здоровьем пользователя, чувствовать сердцебиение по лицу
Инженеры Северо-Западного университета разработали новую интеллектуальную сенсорную платформу для лицевых масок, которую они называют « Fitbit для лица».
Названный FaceBit, легкий датчик размером с четверть дюйма использует крошечный магнит для крепления к любой N95, тканевой или хирургической маске для лица.
Он может не только определять частоту дыхания пользователя, частоту сердечных сокращений и время ношения маски в режиме реального времени, но также может заменить громоздкие тесты измерением прилегания маски. Затем вся эта информация передается по беспроводной сети в приложение для смартфона, которое содержит панель инструментов для мониторинга состояния здоровья в режиме реального времени. Приложение может немедленно предупредить пользователя о неожиданном возникновении проблем, таких как учащенное сердцебиение или протечка в маске. Физиологические данные также можно использовать для прогнозирования усталости, состояния физического здоровья и эмоционального состояния.
Хотя устройство питается от крошечной батареи, FaceBit предназначен для сбора энергии из любых источников окружающей среды, включая силу дыхания пользователя, движение и тепло от дыхания пользователя, а также от солнца. Это продлевает срок службы батареи датчика и время между зарядками.
Джозайя Хестер
"Мы хотели разработать интеллектуальную маску для лица для медицинских работников, которую не нужно неудобно подключать в середине смены", – сказал Джозайя Хестер из Northwestern, руководивший разработкой устройства. «Мы увеличили энергию батареи за счет сбора энергии из различных источников, что означает, что вы можете носить маску в течение недели или двух без необходимости заряжать или заменять батарею».
Исследование было опубликовано на прошлой неделе в Proceedings of ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. В ходе исследования исследователи обнаружили, что точность FaceBit аналогична точности устройств клинического уровня, а срок службы батареи между зарядками превышает 11 дней. Дополнительную информацию можно найти на странице facebit.health.
Хестер – доцент компьютерных наук, вычислительной техники и электротехники, а также младший профессор дизайна в Инженерной школе Маккормика в Северо-Западном университете.
Аппроксимация теста на соответствие
Прежде чем разработать FaceBit, Хестер и его сотрудники сначала опросили врачей, медсестер и фельдшеров, чтобы лучше понять их потребности в умных масках для лица. В ходе ряда опросов все клиницисты указали, что качество прилегания маски является наиболее важным, особенно при работе непосредственно с пациентами с вирусными инфекциями.
Чтобы гарантировать, что их маски N95 должным образом прилегают к лицу, медицинские работники периодически проходят 20-минутный «тест на пригодность». Во время этого процесса медицинские работники сначала надевают респиратор N95, а затем надевают прозрачный капюшон на всю голову. Затем другой рабочий закачивает в вытяжку сладкий или горький аэрозольный туман. Концентрация аэрозоля внутри капюшона постепенно увеличивается до тех пор, пока он не будет обнаружен человеком в респираторе. Если пользователь чувствует горький или сладкий вкус до определенного количества распылений аэрозоля, значит, маска не запечатана должным образом.
Если вы носите маску в течение 12 часов или дольше, иногда ваше лицо может онеметь. Вы можете даже не осознавать, что ваша маска ослаблена, потому что вы не чувствуете ее. ”
Джосия Хестер
компьютерный инженер
Хотя FaceBit от Хестер пока не может заменить этот громоздкий процесс, который является давней проблемой в медицинской отрасли, он может гарантировать, что маска сохранит надлежащую посадку между испытаниями. Например, если маска расстегивается в течение дня или если пользователь натыкается на нее во время активности, FaceBit может предупредить владельца.
"Если вы носите маску в течение 12 часов или дольше, иногда ваше лицо может онеметь, – говорит Хестер. «Вы можете даже не осознавать, что ваша маска ослаблена, потому что вы этого не чувствуете или слишком обожжены, чтобы это заметить. Мы можем аппроксимировать процесс проверки прилегания, измерив сопротивление маски. Если мы видим внезапное падение сопротивления, это означает, что образовалась утечка, и мы можем предупредить пользователя».
Биосенсорное распознавание лица
Однако FaceBit может оценивать не только размер маски — он также может отслеживать человека в маске в режиме реального времени. Собирая различные физиологические сигналы, такие как частота сердечных сокращений и частота дыхания, FaceBit может помочь пользователям лучше понять свое тело, чтобы принимать полезные решения для здоровья. Вся информация о состоянии здоровья, включая размер маски и время ее ношения, отображается в прилагаемом приложении для смартфона.
По словам Хестер, каждый раз, когда человеческое сердце бьется, голова совершает едва заметные движения. FaceBit может уловить это тонкое движение и отличить его от других движений, чтобы рассчитать частоту сердечных сокращений.
Крошечная батарея FaceBit работает без подзарядки 11 дней
"Ваше сердце проталкивает много крови через тело, и баллистическая сила довольно велика", – сказал Хестер. «Мы смогли ощутить эту силу, когда кровь движется вверх по крупной артерии к лицу».
Поскольку стрессовые события могут вызывать физиологические реакции, в том числе учащенное дыхание, FaceBit может использовать эту информацию, чтобы предупредить пользователя о необходимости сделать перерыв, прогуляться или сделать несколько глубоких вдохов, чтобы успокоиться. Больничные системы также могут использовать эти данные для оптимизации графиков смен и перерывов для своих работников. А поскольку частота сердечных сокращений и частота дыхания тесно связаны друг с другом, возможность легко отслеживать их может открыть новые возможности для исследований.
Безбатарейное будущее
Хестер, эксперт в области устойчивых безбатарейных технологий, надеется, что его команда или другие со временем смогут сделать FaceBit полностью безбатарейным. Теперь дыхание и движения владельца или солнце могут продлить срок службы батареи. Но в будущем собранная тепловая и кинетическая энергия будет использоваться исключительно для питания устройства.
Хотя его команда оценила устройство на добровольцах в реальных сценариях, Хестер сказал, что FaceBit еще предстоит пройти клинические испытания и проверку. Команда выпустила проект с открытым исходным кодом и открытым оборудованием, чтобы другие могли создавать и проверять устройство.
«FaceBit — это первый шаг к практическому распознаванию и выводу данных на лице, а также устойчивый, удобный и комфортный вариант для общего мониторинга состояния здоровья сотрудников, работающих с COVID-19, и не только», — сказал Хестер. «Я очень рад передать это исследовательскому сообществу, чтобы посмотреть, что они могут с этим сделать».
Проект FaceBit: Платформа умных масок для лица был поддержан грантами Национального научного фонда для исследований быстрого реагирования на борьбу с пандемией COVID-19 (номер награды CNS-2032408). FaceBit был разработан в сотрудничестве с Набилем Альшурафой, доцентом профилактической медицины в Школе медицины Файнберга Северо-Западного университета и компьютерных наук в Маккормике.
Возможно, в 2022 году отслеживание состояния здоровья потребителей выйдет за пределы запястья. Мы видели рост Oura за последние несколько лет и CES, которая принесла с собой пару кольцевых фитнес-трекеров. Вслед за тем, как Google добавила функцию отслеживания жизненно важных функций и сна в Nest Home, компания Sengled добавила эту функцию в умную лампочку.
Итак, почему не маска для лица? Покрытия для лица, связанные со здоровьем, уже давно стали неотъемлемой частью ряда стран, таких как Китай, и практически повсюду в этом пандемическом мире. Трудно сказать, переживет ли массовое внедрение масок COVID-19 в США, но по мере того, как пандемия затягивается, кажется все более вероятным, что они останутся частью повседневной жизни в обозримом будущем.
Изображения предоставлены Северо-Западным университетом
Лицо — это надежное место для наблюдения за определенными жизненно важными органами, а широкое распространение масок обеспечивает относительно фиксированное место для сбора этих данных. Соответственно, команда Северо-Западного университета демонстрирует FaceBit — «FitBit для лица», — который прикрепляется к хирургической или тканевой маске N95 с помощью магнита. Оттуда он может отслеживать частоту дыхания и пульса, а также время, проведенное в маске.
«Мы хотели разработать интеллектуальную маску для лица для медицинских работников, которую не нужно неудобно подключать в середине смены», — сказал в своем заявлении руководитель группы Джозайя Хестер. «Мы увеличили энергию батареи за счет сбора энергии из различных источников, что означает, что вы можете носить маску в течение недели или двух без необходимости заряжать или заменять батарею».
< /p>
Система, которая недавно была подробно описана в статье, также может определять размер маски — проблема для тех, кто не привык носить маску. Если маска ослабнет или сдвинется с места, подключенное приложение отправит пользователю предупреждение. В настоящее время батарея системы работает без подзарядки около 11 дней, хотя команда разработчиков рассматривает версию без батареи, питающуюся от таких вещей, как тепловая и кинетическая энергия.
Прежде чем приступить к работе, продукт должен пройти дальнейшие клинические испытания, хотя проект также предлагается как продукт с открытым исходным кодом для всех заинтересованных.
Инженеры северо-западного университета представили FaceBit — новую платформу интеллектуальных датчиков, позволяющую сделать маски для лица умными. система состоит из легкого датчика размером с четверть дюйма, который использует крошечный магнит для крепления к любой N95, тканевой или хирургической маске для лица.
во время ношения FaceBit может следить за здоровьем пользователя и определять сердцебиение через лицо.
ЧТОБЫ СДЕЛАТЬ МАСКУ УМНОЙ, ПРОСТО ЗАКРЕПИТЕ В НЕЕ ДАТЧИК С МАГНИТОМ
Чтобы сделать маску умной, просто прикрепите датчик с магнитом к маске и наденьте ее. датчик передает данные в режиме реального времени в приложение для смартфона по беспроводной сети, что, в свою очередь, может предупреждать пользователей о проблемах, когда они возникают. Устройство питается от крошечной батареи и может получать энергию из различных источников, включая дыхание пользователя.
«Мы хотели разработать интеллектуальную маску для лица для медицинских работников, которую не нужно неудобно подключать в середине смены», – сказал Джозайя Хестер из Northwestern, руководивший разработкой устройства. . «мы увеличили энергию батареи за счет сбора энергии из различных источников, что означает, что вы можете носить маску в течение недели или двух без необходимости заряжать или заменять батарею».
FaceBit может определять в реальном времени частоту дыхания пользователя, частоту сердечных сокращений и время ношения маски, а также измерять ее посадку. данные передаются в приложение, которое показывает панель мониторинга состояния в режиме реального времени. если есть проблема — учащенное сердцебиение, протечка в маске и т. д. — приложение предупреждает пользователя. физиологические данные, такие как усталость, физическое состояние здоровья и эмоциональное состояние, также могут быть предсказаны.
«FaceBit — это первый шаг на пути к практическому считыванию информации с лица и получению выводов, а также надежный, удобный и удобный вариант для общего мониторинга состояния здоровья сотрудников, работающих с COVID-19, и не только», — заключила Хестер. . «Я очень рад передать это исследовательскому сообществу, чтобы посмотреть, что они могут с этим сделать».
устройство питается от крошечной батареи и может собирать энергию из различных источников, включая дыхание пользователя.
приложение показывает панель мониторинга состояния в режиме реального времени
Исследователи разработали легкий многоразовый датчик, который крепится к маске и позволяет контролировать ее работу. Устройство под названием FaceBit обнаруживает утечки и записывает время ношения, постоянно измеряя частоту сердечных сокращений и дыхания пользователя. Его разработчики надеются, что это поможет исследованиям и поможет медицинским работникам и другим лицам, которые носят защитные маски в течение дня, бороться с передачей таких заболеваний, как COVID.
Каждый раз, когда носители масок кашляют, чешутся или выражают определенное выражение лица, их покрытие для лица меняется, и у занятого работника может не быть времени перепроверять соответствие маски каждый раз, когда происходит одно из этих движений. Это может вызвать беспокойство, говорит один из разработчиков FaceBit Джозайя Хестер, компьютерный инженер инженерной школы Маккормика Северо-Западного университета.Во время пандемии COVID его коллеги, работающие в клинических условиях, сообщали ему о своих опасениях, говоря: «Помогите мне понять вещи и дайте мне что-то, что может наблюдать за мной, потому что у меня нет времени заботиться о себе, как Я выполняю свои клинические обязанности, заботясь об этом притоке пациентов с COVID.» И вот с чего все началось», — объясняет Хестер. Он решил разработать устройство, которое могло бы не только предупреждать пользователей, когда их маска протекает, но и регистрировать их жизненные показатели в течение дня, предоставляя пользователям инструмент для оценки (и, возможно, снижения) собственного уровня стресса.
Вместо разработки целой «умной маски», повторное использование которой может оказаться нецелесообразным, команда Хестер создала электронное устройство размером чуть больше четверти, которое крепится к лицевому покрытию с помощью магнитного зажима и содержит несколько датчиков. Датчик давления обнаруживает утечки, показывая, насколько хорошо маска подходит. Изменения давления также позволяют FaceBit определять, когда маска находится на чьем-то лице, поэтому он может записывать время ношения и может переходить в «спящий» режим в режиме ожидания. FaceBit дополнительно отслеживает частоту сердечных сокращений с помощью чувствительного акселерометра, который регистрирует незначительные движения кожи лица, вызванные каждым ударом пульса. Он также измеряет частоту дыхания с помощью датчика температуры. Соединение Bluetooth передает эти данные в приложение-компаньон телефона. Устройство питается от батареи, которая дополнительно заряжается за счет энергии, полученной от движений маски, когда ее владелец двигается и дышит. Это позволяет ему работать не менее 11 дней.
Разработчики описывают FaceBit в документе, опубликованном в конце прошлого месяца в Proceedings of ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. Они утверждают, что устройство может превращать различные типы масок (включая респираторы N95, а также хирургические маски и тканевые покрытия) в умные маски. Однако команда признает, что функция определения посадки работает должным образом только с покрытиями, которые плотно прилегают к лицу, такими как N95. Хотя хирургические маски и тканевые покрытия можно использовать с функцией контроля времени ношения FaceBit и отслеживанием дыхания и частоты сердечных сокращений, эти покрытия пропускают слишком много наружного воздуха по краям, чтобы устройство могло работать.
Но фитнес-монитор может быть очень полезен для медицинских работников, которые носят респиратор в течение всего дня во время текущей пандемии, – говорит Лиза Броссо, консультант-исследователь Центра исследований и политики в области инфекционных заболеваний Университета Миннесоты, не принимавшая участия в исследованиях. Проект FaceBit. «Мы все хотели бы иметь это для каждого респиратора — не только в здравоохранении — которое постоянно сообщало бы вам, достигли ли вы хорошего прилегания, или предупреждало бы вас, если это не так», — говорит она. Но Броссо не уверен, что FaceBit может постоянно измерять соответствие. "Возможно, с этой точки зрения у него есть некоторые перспективы, но они не проверяли и не подтверждали его так, как я бы согласилась", – добавляет она.
Броссо говорит, что она была бы более взволнована, если бы команда FaceBit напрямую сравнила свой метод обнаружения утечек с помощью датчика давления с золотым стандартом тестов для измерения прилегания респиратора. «У нас есть несколько очень хорошо зарекомендовавших себя, хорошо проверенных методов — количественных и качественных, — которые оценивают пригодность людей, когда мы назначаем им респиратор», — говорит она. Количественный тест может измерять концентрацию частиц внутри маски и сравнивать ее с концентрацией в окружающем воздухе. Качественный тест будет распылять в наружном воздухе аэрозоль с характерным запахом, такой как банановое масло или вещество с сильным горьким или сладким вкусом, и проверять, может ли пользователь чувствовать запах или вкус через респиратор.
Конечно, такие тесты требуют ресурсов и времени, которых нет у многих людей за пределами сферы здравоохранения. Монитор, даже тот, который проверяет пригодность только один раз в день, может дополнить тесты золотого стандарта, предполагает Адам Финкель, ученый в области гигиены окружающей среды в Школе общественного здравоохранения Мичиганского университета, который не участвовал в проекте FaceBit. «Вчера вы были в хорошей форме, но сегодня что-то изменилось», — приводит он пример. «И вы возитесь с [вашим респиратором] несколько минут, а затем пробуете снова». Но, как и Броссо, Финкель считает, что команде FaceBit необходимо сравнить свой метод оценки соответствия давлению с существующими тестами.
Хестер планирует продолжить тестирование и улучшение проекта. «Это будет онлайн, аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом», — говорит он. Его команда соберет несколько FaceBits, «распространит их и позволит людям использовать их, экспериментировать и играть с ними». Другие исследователи также смогут изменить конструкцию, возможно, для улучшения компонентов сбора энергии и продления срока службы батареи, для изучения усталости медицинских работников в течение дня или для использования монитора дыхания, чтобы узнать о здоровье носителей масок. Они могли бы даже добавить новые датчики, которые открыли бы больше возможностей для такого устройства.
Броссо предлагает один из примеров последнего: люди, входящие в пространство, содержащее загрязняющее вещество, могут улучшить свой респиратор с помощью гипотетического FaceBit, который включает датчик для определения концентрации опасности окружающей среды. Это может показать, изменились ли дыхание и частота сердечных сокращений владельца в присутствии загрязняющего вещества, тем самым обеспечивая систему раннего предупреждения и обучая исследователей тому, как вещество влияет на здоровье человека. «Я не совсем понимаю это, — говорит Броссо. «Я думаю, что у этих датчиков очень много применений».
И каким-то образом ему удается перезарядиться через ваше дыхание. Гениально.
Исследователи из Северо-Западного университета создали маску для лица, которая следит за вашими жизненно важными органами. Носить такую комбинацию мы почему-то никогда не рассматривали. Названный FaceBit (смеется), гаджет на самом деле представляет собой просто компьютер размером с четвертак, который крепится к любой лицевой маске, включая тканевую, N95 и хирургическую маску.
Устройство может измерять частоту дыхания пользователя, частоту сердечных сокращений и время ношения маски. Все эти данные можно передавать в режиме реального времени в приложение для смартфона. Его создатели считают, что в конечном итоге они смогут научить FaceBit выполнять тесты по подбору маски.
Возможно, самое впечатляющее: крошечная батарея FaceBit может заряжаться за счет силы, движения и тепла дыхания владельца. У него также есть возможность зарядки от сети, но в этом случае вам не нужно будет часто подключать его к розетке.
"Мы хотели разработать интеллектуальную маску для лица для медицинских работников, которую не нужно неудобно подключать в середине смены", – говорит руководитель отдела разработки Джозайя Хестер. «Вы можете носить маску неделю или две, не заряжая и не заменяя батарею».
Оповещения в режиме реального времени. Основная функция FaceBit — отслеживание жизненно важных функций. Современный датчик может каким-то образом определить силу вашей крови, когда она движется вверх по крупной артерии к вашему лицу. Не спрашивайте нас как, но черт возьми, это впечатляет.
Целевой аудиторией FaceBit являются медицинские работники. Его создатели представляют себе, как медсестры и врачи настраивают оповещения, чтобы сделать перерыв или выйти на прогулку — например, когда маска обнаруживает учащенное дыхание.
Мечта о подгонке маски. Даже самые лучшие маски для лица, если их надеть без упаковки, подвержены утечке воздуха. Они должны быть приспособлены, чтобы действительно не допустить попадания вредных частиц. Этот процесс настройки является стандартным в большинстве больниц, но требует много времени и несовершенен.
FaceBit пока не может заменить такого рода сеансы примерки, хотя его создатели надеются справиться с этим в будущем. Тем не менее, устройство уже может помочь владельцам понять, когда их маска не подходит, как раньше. Это предупреждение может быть разницей между частичной защитой и полной защитой.
Теперь команда FaceBit открывает свои исследования для изучения внешним миром. Весь проект с открытым исходным кодом; теперь FaceBit можно использовать в качестве основы для других проектов.
Большинство инноваций в области умных масок, появившихся после пандемии, были сосредоточены на эстетике, а не на безопасности. Команда FaceBit меняет ситуацию, чтобы снова нацелиться на здоровье.
Читайте также: