Naarmate draagbare gezondheidszorgapparatuur voor verschillende medische aandoeningen en situaties zich steeds meer verspreidt, willen patiënten onvermijdelijk dat hun draagbare technologie zo naadloos en zorgeloos mogelijk is. Neem als voorbeeld de nieuwe draagbare mesh-gezondheidsmonitor die een einde maakt aan de ‘box and strap’-architectuur die nog steeds de de facto industriestandaard voor commercieel ontwerp is. Deze technologie, ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Arizona, biedt datatransmissie en -ontvangst met een groot bereik en laag vermogen, evenals draadloos opladen. Vanwege de draagbaarheid lijkt het apparaat een aantrekkelijke keuze voor gezondheidsmonitoring op afstand in afgelegen gebieden.
Philipp Gutruf, die het onderzoek leidde, zegt dat zijn team eraan werkt om tegemoet te komen aan de behoefte aan gezondheidsmonitors van klinische kwaliteit die “beschikbaar zijn op allerlei gebieden in de wereld [while] terwijl het onopvallende karakter van het apparaat behouden blijft.” Gutruf is assistent-professor biomedische technologie aan de universiteit.
“Er zit geen groot, stijf eiland in dit apparaat. In dit netwerk wordt alle elektronica gedistribueerd.”
– Philipp Gutruf, Universiteit van Arizona
Het apparaat meet de hartslag en lichaamstemperatuur met behulp van een roostervormig thermoplastisch polyurethaangaas. Het team heeft het in 3D geprint, maar Gutruf zegt dat er andere productiemethoden kunnen worden gebruikt. De kit bevat ook een lichte batterij, een duplexantenne die zowel datatransmissie als draadloos opladen mogelijk maakt, en sensoren met een diameter van maximaal 6 millimeter. Het ongeveer 15 centimeter lange apparaat wordt om de onderarm van de gebruiker gedragen. Gutruf vergelijkt het met het dragen van een sok waarvan het uiteinde is afgesneden, behalve dat het gaas extreem licht en comfortabel is en bijna wordt vergeten. Hij noemt het ‘biosymbiotisch’.
Het ontwerp vergroot de draagbaarheid van het toestel, zegt de belangrijkste voorstander. “Er zit geen groot, rigide eiland in dit apparaat”, zegt Gutruf. “Alle elektronica wordt in dit netwerk gedistribueerd.” Het is niet eens afhankelijk van lijm, zegt hij, maar past zich aan het lichaam van de gebruiker aan. “Daarmee kunnen we veel verder gaan dan de drie tot vier dagen die een patch kan doen”, voegt Gutruf toe.
Monitoring van de bloedstroom en het bloedvolume is ook beschikbaar in nieuwe technologie via een techniek die fotoplethysmografie (PPG) wordt genoemd.
Traditionele PPG-sensoren, zegt Gutruf, hebben een kleine massa die de versnelling meet. Deze technologie gebruikt daarentegen het lichaamsconforme profiel om wat hij de traditionele “steen” noemt die aan de PPG-sensor is bevestigd, te elimineren. De sensor van het apparaat, zegt hij, “bevindt zich op een klein knooppunt ingebed in een gaas dat heel goed in je huid past. We kunnen dus een aantal vereisten voor filtering, oversampling, extra accelerometerverwerking enzovoort laten vallen… omdat we om te beginnen een heel goed signaal hebben.’
Betere LoRa met LoRaWAN
Naast de comfortfactor, zegt Gutruf, zorgt het mesh-ontwerp voor een betere operationele efficiëntie dan een typische commerciële wearable. Om de transmissie via kleine pakketten te verbeteren, voert het apparaat een ingebouwde berekening uit van ruwe sensorgegevens. En het maakt gebruik van een langeafstandscommunicatieprotocol (LoRa), dat de onderzoekers 24 kilometer van punt naar punt in een geïsoleerd bergachtig gebied hebben gedemonstreerd.
“LoRa heeft al de beste community die er is”, zegt hij. “Ja, er zijn andere technologieën. Maar gezien de reeds bestaande netwerken in de regio’s waarvoor we dit apparaat hebben gebouwd, was het vrij eenvoudig om voor LoRa te kiezen.”
LoRa is een van de belangrijkste technologieën bij de implementatie van het Internet of Things (IoT). De modulatietechnologie, oorspronkelijk ontworpen in 2009, is gebaseerd op een breedbandige chirped pulse-standaard (chirp spread spectrum) die uitblinkt in het verzenden van kleine datapakketten (tot een theoretisch maximum van 256 bytes, hoewel dit per regio en toepassing verschilt) over een groter bereik met behulp van laag vermogen.
LoRaWAN, een Media Access Control (MAC)-protocol bovenop de fysieke LoRa-laag, werd vanaf 2015 ontwikkeld en onderhouden door de LoRa Alliance. De Internet Engineering Task Force (IETF) publiceerde RFC 9011, een standaard die het gebruik van internet specificeert Protocol met door LoRaWAN, 2021.
LoRaWAN is al goed ingeburgerd in de gezondheidszorg. Het in Calgary, Canada gevestigde Tektelic biedt een apparaat voor bewaking op afstand aan, genaamd eDOCTOR, dat rond de borst wordt gedragen en de temperatuur, ademhaling, hartslag, lichaamspositie en borstuitzetting bewaakt. Christian Ulrik, vice-president verkoop en bedrijfsontwikkeling bij Tektelic, zegt dat het apparaat ideaal is voor het monitoren van patiënten die onlangs uit het ziekenhuis zijn ontslagen. Uit recente statistieken van de Amerikaanse overheid blijkt dat 13,9 procent van alle patiënten die tussen 2016 en 2020 uit het ziekenhuis werden ontslagen, binnen 30 dagen opnieuw werden opgenomen.
Deze LoRaWAN-technologieën, plus een aantal andere, bieden volgens Gutruf hoop voor degenen die het mondiale gezondheidszorgsysteem anders misschien niet adequaat zou kunnen behandelen.
“Hoe meer technologieën we beschikbaar stellen, hoe duidelijker het wordt voor de medische gemeenschap, en hoe gemakkelijker het voor de medische gemeenschap wordt om het te doen”, zegt hij. “Hoe eerder we dit omarmen, hoe beter we degenen kunnen helpen die normaal gesproken moeite hebben met het verkrijgen van hoogwaardige gezondheidszorg.”
Uit artikelen op uw website
Gerelateerde artikelen op internet