Innowacyjny systemu monitorowania oddechu, pulsu oraz pozycji ciała podczas snu wykorzystujący urządzenia mobilne. Jest to rozwiązanie o unikalnej funkcjonalności i zaawansowania technologicznego zarówno w obszarze ICT, jak i technologii mobilnych. Opracowane prototypy są na wysokim poziomie gotowości technologicznej.

Innowacyjny system monitorowania

System adresowany jest do szerokiej grupy odbiorców, choć w pierwszej kolejności dedykowany był kontroli czynności życiowych noworodków. System monitorowania uruchamia alarm w sytuacji braku czynności oddechowych, które mogą wystąpić np. przy tzw. śmierci łóżeczkowej na skutek bezdechu. System zaprojektowany został pod kątem możliwości monitorowania wielu osób jednocześnie. Rozwiązanie adresowane jest również dla osób dorosłych, umożliwiając precyzyjne monitorowanie czynności życiowych i aktywności ruchowej podczas snu. Ponadto pozwala gromadzić długookresowe dane, dzięki czemu dostarcza istotnych informacji.

Unikatowe rozwiązanie

Dzięki elastycznej strukturze systemu możliwe jest wykorzystanie wielu konfiguracji i praktycznie dowolne skalowanie systemu względem potrzeb. Takiej funkcjonalności nie przewidziano w żadnym dostępnym na rynku urządzeniu. Jednym z kluczowych założeń w trakcie prac nad rozwiązaniem było osiągnięcie wysokiej konkurencyjności cenowej, co ma kluczowe znaczenie dla skali potencjalnego wdrożenia.

Wysoki poziom TLR

System monitorowania ma pełną funkcjonalność sprzętową i programową. Wytworzono gotowy prototyp, który pozwala na prezentację rozwiązania na poziomie komercyjnym (potencjalnym producentom lub dystrybutorom). Osiągnięte zostały zarówno zakładane funkcjonalności, jak i nowoczesny design opracowanych modułów. Opracowana technologia jest gotowa do szybkiego doprowadzenia jej do „ostatecznej formy i może zostać zaimplementowana w docelowym systemie”(z definicji poziom IX).

Ochrona własności intelektualnej i wzorów użytkowych

Złożono 4 zgłoszenia do Urzędu Patentowego, które zabezpieczają wytworzoną własność intelektualną:

• 423813 „Sposób transmisji rozgłoszeniowej dla nadajników Bluetooth Low Energy”,
• 423814 „Układ do monitorowania funkcji lokomotorycznych organizmu i/lub czynności oddechowych i/lub pulsu”,

Zgłoszenia wzorów przemysłowych, które uzyskały ochronę na obszarze Unii Europejskiej

• Obudowa dla układów elektronicznych:

Klasyfikacja lokarneńska: obudowy instrumentów pomiarowych innych niż do pomiaru czasu, obudowy przyrządów pomiarowych, obudowy nadajników i odbiorników stanowiących elementy układów pomiarowych. 4.I.2018, Nr zgłoszenia ZWW: 004593564

• Obudowa ubieralna:

Klasyfikacja lokarneńska: obudowy instrumentów pomiarowych innych niż do pomiaru czasu, obudowy przyrządów pomiarowych, obudowy nadajników i odbiorników stanowiących elementy układów pomiarowych. 4.I.2018, Nr zgłoszenia ZWW: 004593515

Dodatkowo realizowane prace, zwłaszcza w obszarze teleinformatycznym, pomogły w zredagowaniu kolejnych dwóch zgłoszeń do UPRP:

• 423816 „Układ do monitorowania czynności oddechowych”,
• 423817 „Układ do monitorowania częstotliwości i/lub siły oddechu”.

Wysoka funkcjonalność systemu monitorowania

System monitorowania oddechu, pulsu oraz pozycji ciała podczas snu z wykorzystaniem urządzeń mobilnych, został zaprojektowany pod kątem uzyskania wysokiej funkcjonalności. Rozwiązanie opracowane na Uniwersytecie Śląskim w Katowicach zostało zaprojektowane tak, aby maksymalnie wydłużyć jego cykl życia.

Stacja bazowa może pełnić kilka funkcji poza monitorowaniem snu – m.in. może być:

• efektowną lampą (dzięki elementowi światłowodowemu)
• atrakcyjnym świecznikiem (gniazdo ładowarki ma format dostosowany do średnicy tzw. tealight),
• bramą integrującą usługi systemu z zewnętrznymi usługami sieciowymi,
• monitorem snu osób dorosłych,
• ładowarką indukcyjną np. dla smartfonów.

Opis technologii

Baza sprzętowa systemu składa się z trzech podstawowych elementów – modułu pomiarowego, urządzeń mobilnych np. smartfonów oraz wielofunkcyjnej stacji bazowej. System jest skalowalny, co oznacza, że można go dowolnie rozbudowywać. Podstawową wersję stanowi jeden lub kilka modułów pomiarowych (umieszczanych np. na przedniej ścianie brzucha lub klatce piersiowej) i jeden lub kilka smartfonów z oprogramowaniem. Możliwa jest również konfiguracja wykorzystująca moduły pomiarowe oraz jedną lub wiele stacji bazowych. Najbardziej rozbudowaną strukturą monitorującą oddech jest ta, wykorzystująca jednocześnie moduły pomiarowe, stacje bazowe oraz urządzenia mobilne.

System monitorowania oddechu wysoką funkcjonalność uzyskuje dzięki zaimplementowanemu oprogramowaniu. Opracowane oprogramowanie systemowe podzielono na trzy warstwy:

• oprogramowanie wbudowane modułu pomiarowego,
• oprogramowanie wbudowane stacji bazowej,
• aplikację mobilną.

Architektura opracowanego oprogramowania wykorzystuje formułę bezpołączeniową - rozgłoszeniową co jest wyróżnikiem opracowanego systemu w stosunku do dostępnych na rynku rozwiązań. Moduły pomiarowe wysyłają dane do nieograniczonej ilości odbiorników. Oprogramowanie wbudowane modułów pomiarowych zawiera również procedurę kodowania rozsyłanych danych, dzięki czemu poprawnie odczytać transmitowane dane potrafią jedynie urządzenia dysponujące odpowiednim oprogramowaniem.

Pojedynczy moduł pomiarowy wysyła dane, które mogą odebrać zarówno stacja bazowa, jak i np. urządzenia mobilne. Ponieważ nie ma żadnych ograniczeń co do ilości urządzeń odbiorczych, proces monitorowania snu można realizować z wykorzystaniem w zasadzie dowolnej konfiguracji urządzeń dekodujących dane nadawane przez moduły pomiarowe.

Dodatkowo stacje bazowe dysponują algorytmem pozwalającym na zwiększenie zasięgu transmisji danych, dzięki czemu możliwe jest efektywniejsze wykorzystanie urządzeń mobilnych (zwłaszcza smartfonów), jednocześnie zapewniając maksymalną oszczędność energii niezbędnej do procesu teletransmisji.

W ramach prac projektowych opracowano również aplikację mobilną zarówno na system Android, jak i iOS. Pozwala ona na niezależne od stacji bazowej monitorowanie sygnału rozgłaszanego przez moduł ubieralny (pomiarowy).

Oprogramowanie mobilne, podobnie jak stacja bazowa, w sposób ciągły odbiera dane wysyłane przez moduł pomiarowy. Odczytane dane są następnie wizualizowane w postaci graficznej. Zdekodowane w oprogramowaniu mobilnym dane pozwalają na uzyskanie informacji o ilości oddechów na minutę czy oszacowanie pulsu osoby monitorowanej. Dodatkowo za pomocą piktogramów prezentowana jest przybliżona pozycja ciała leżącej osoby. Oprogramowanie mobilne po wykryciu kodu alarmowego uruchamia wybraną przez użytkownika procedurę powiadamiania, np. uruchamia właściwy dla danego kodu sygnał dźwiękowy i wyświetla adekwatny piktogram.

Stacja bazowa sterowana jest za pomocą sensorów dotykowych i za pomocą zmiany barwy sygnalizuje czynności oddechowe lub alarm.

Kontakt z Brokerem Technologii
Biuro Współpracy z Gospodarką, Uniwersytet Śląski w Katowicach

Biuro Współpracy z Gospodarką

tel. 32 359 23 36

e-mail: transfer@us.edu.pl