You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Сучасні можливості телебіометричних моніторингових досліджень функціонального стану організму людини. Огляд літератури. Частина І. Технології, що носяться

Сучасні можливості телебіометричних моніторингових досліджень функціонального стану організму людини. Огляд літератури. Частина І. Технології, що носяться

ISSN 2223-6775 Український журнал з проблем медицини праці Том.18, №2, 2022


https://doi.org/10.33573/ujoh2022.02.155

Сучасні можливості телебіометричних моніторингових досліджень функціонального стану організму людини. Огляд літератури. Частина І. Технології, що носяться

Ніколов М.О.1,2, Соловйов О.І.1, Бурковський Є.О.1,2
1Державна установа «Інститут медицини праці імені Ю. І. Кундієва Національної академії медичних наук України», м. Київ
2Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ


 Повна стаття (PDF), УКР

Вступ. При дослідженнях впливу специфічних факторів виробничого середовища на функціональний стан організму людини є вкрай доцільним застосування інтелектуальних систем моніторингу здоров’я, таких як телебіометрія, з використанням бездротових сенсорних мереж. Сучасні системи такого моніторингу дозволяють вимірювати фізіологічні показники безпосередньо чи в наближених до реальних умовах виконання службових обов’язків працівників, у тому числі ризиконебезпечних професій. При цьому сенсорні елементи вимірювання вбудовуються в елементи одягу, що набув загальну назву «розумний одяг».

Мета дослідження – огляд літератури щодо сучасних телебіометричних методів досліджень у реальному часі, до яких можна застосувати термін «розумний одяг».

Матеріали та методи дослідження. Інформаційний пошук виконувався в Internet пошукових системах і спеціалізованих електронних базах даних, а саме: google.com, Scholar, PubMed, Mendeley, eLIBRARY.

Результати. Даний огляд літератури містить розділи: «Розумний одяг» (інакше «Технології, що носяться», «Wearable Technology»), де зазначаються загальні сучасні тенденції до розвитку моніторингових систем, що вбудовуються в одяг, чи тканину, яка має сенсорні властивості; «Розумні годинники» – можливості телебіометричних систем, що вбудовуються в годинники й розташовуються на зап’ясті, які є найпоширенішими системами моніторингу.

Висновки. Аналіз даних літератури дозволяє з певністю говорити, що для моніторингу функціонального стану організму людини доцільно та необхідно використовувати сучасні технічні (технологічні) системи, які отримали назву «розумний одяг». При цьому для коректної інтерпретації даних необхідно додержуватись основного принципу – датчики, які контролюють різні функціональні системи організму та оточуючого середовища, повинні бути валідованими, з контрольованими показниками точності вимірювань. Застосування таких систем є перспективним напрямом для впровадження в різних сферах життєдіяльності людини, а особливо в ризиконебезпечних професіях для оцінки функціонального стану організму військових, рятувальників Державних воєнізованих гірничорятувальних служб і аварійно-рятувальних служб з надзвичайних ситуацій, спортсменів, водіїв автотранспортних засобів і робітників інших спеціальностей як в клінічних умовах, під час періодичних медичних оглядів, так і в умовах тренувань і безпосереднього виконання службових обов’язків.

Ключові слова: розумний одяг, розумні годинники, телебіометрія, моніторинг, гірничорятувальники

Література

  1. Оцінка рівня адаптації до стресових ситуацій і фізичних навантажень гірничорятувальників. О. І. Соловйов, Я. В. Кудієвський, К. О. Апихтін та ін. Матеріали XII Науково-практичної конференції «Актуальні питання патології за умов дії надзвичайних факторів на організм», присвячена засновникам кафедри патофізіології проф. Бергеру Е. Н. і проф. Марковій О. О. (Галицькі читання II) 29–30 жовтня. Тернопіль, 2020. С. 96–97.
  2. Максимович В. О., Солдак І. І., Горецький О. С. Контроль та поліпшення теплового стану людини; під редакцією І. І. Солдак. Донецьк, 1997. 158 с.
  3. Умная одежда. 2022. URL: ru.wikipedia.org.
  4. Fusion and Smart Sensor in Sports and Biomedical Applications. Jr. Mendes, M. Vieira, M. Pires et al. Sensors. 2016. Vol. 16, № 10. P. 1569. https://doi.org/10.3390/s16101569.
  5. Российский опыт медицинского обеспечения внекорабельной деятельности космонавтов, проведенной с борта международной космической станции в 2001–2015 гг. В. П. Катунцев, Ю. Ю. Осипов, С. Н. Филипенков и др. Медицина экстремальных ситуаций. 2016. Т. 55, № 1. С. 8–18. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rossiyskiy-opyt-meditsinskogo-obespecheniya-vnekorabelnoy-deyatelnosti-kosmonavtov-provedennoy-s-borta-mezhdunarodnoy-kosmicheskoy/viewer.
  6. Grancaric, A. M., Jerkovic, I., Koncar, V. et al. (2017),"Conductive polymers for smart textile applications", Journal of Industrial Textiles, Vol. 48, No. 3, pp. 612 - 642, https://doi.org/10.1177/1528083717699368
  7. Sayem, A. S. M., Teay, S. H., Shahariar, H. et al. (2020), "Review on Smart Electro-Clothing Systems (SeCSs)", Sensors, Vol. 20, No. 3, pp. 587, https://doi.org/10.3390/s20030587
  8. Cherenack, K., and Pieterson, L. (2012), "Smart textiles: Challenges and opportunities", Journal of Applied Physics, Vol. 112, No. 9, pp. 091301, https://doi.org/10.1063/1.4742728
  9. Pizarro, F., Villavicencio, P., Yunge, D. et al. (2018),"Easy-to-Build Textile Pressure Sensor", Sensors, Vol. 18, No. 4, pp. 1190, doi https://doi.org/10.3390/s18041190
  10. "Elastic sensors for smart textiles", Technische Textilien, (2019), pp. 25. available at: https://www.isc.fraunhofer.de/content/dam/isc/cesma/de/documents/Technische_Textilien_Elastic-sensors-for-smart-textiles
  11. "Textile-Integrated Elastic Sensors For Strain And Compression Load Measurement", available at: https://www.isc.fraunhofer.de/content/dam/isc/de/documents/Publikationen/Textile_integrated_sensors.pdf
  12. "Monitoring and non-invasive diagnostics Fraunhofer IIS and Fraunhofer ISC" available at: https://www.cesma.de/content/dam/isc/cesma/de/Praesentationen/MonitoringAndNon-invasiveDiagnostics.pdf
  13. Yeung, J., Catolico, D., Fullmer, N. et al. (2019),"Evaluating the Sensoria Smart Socks Gait Monitoring System for Rehabilitation Outcomes", PM&R, Vol. 11,.No. 5, pp. 512 - 521, doi: https://doi.org/10.1002/pmrj.12003
  14. Zhang,X., Yang,W., Zhang,H. et al. (2021), "PEDOT:PSS: From conductive polymers to sensors", Nanotechnology and Precision Engineering, Vol. 4, No. 4, pp. 045004, doi: https://doi.org/10.1063/10.0006866
  15. Angelucci,A., Cavicchioli,M., Cintorrino,I. A. et al. (2021), "Smart Textiles and Sensorized Garments for Physiological Monitoring: A Review of Available Solutions and Techniques", Sensors, Vol. 21, No. 3, pp. 814, doi: https://doi.org/10.3390/s21030814
  16. Rothmaier,M., Luong,M., and Clemens,F. (2008),"Textile Pressure Sensor Made of Flexible Plastic Optical Fibers", Sensors, Vol. 8, No. 7, pp. 4318 - 4329, doi: https://doi.org/10.3390/s8074318
  17. Kirstein, T., (2013), "The future of smart-textiles development: new enabling technologies, commercialization and market trends", Multidisciplinary Know-How for Smart-Textiles Developers, Woodhead Publishing, pp. 92-128, https://doi.org/10.1533/9780857093530.1
  18. Ruckdashel, R. R., Venkataraman,D., and Park,J. H. (2021),"Smart textiles: A toolkit to fashion the future", Journal of Applied Physics, Vol. 129, No. 13, pp. 130903, doi: https://doi.org/10.1063/5.0024006
  19. Gong, Z., Xiang, Z., OuYang, X. et al. (2019), "Wearable Fiber Optic Technology Based on Smart Textile: A Review", Materials, Vol. 12, No. 20, pp. 3311, doi: https://doi.org/10.3390/ma12203311
  20. Zaman, S. U., Tao, X., Cochrane, C. (2021),"Smart E-Textile Systems: A Review for Healthcare Applications", Electronics, Vol. 11, No. 1, pp. 99, doi: https://doi.org/10.3390/electronics11010099
  21. Taj-Eldin, M., Ryan, C., O'Flynn, B. (2018), "A Review of Wearable Solutions for Physiological and Emotional Monitoring for Use by People with Autism Spectrum Disorder and Their Caregivers", Sensors, Vol. 18, No. 12, pp. 4271. doi: https://doi.org/10.3390/s18124271
  22. Chandel, R. S., Sharma,S., Kaur,S. et al. (2022), "Smart watches: A review of evolution in bio-medical sector", Materials Today: Proceedings, No. 50, pp. 1053 - 1066, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.07.460
  23. Reeder, B., Cook, P. F., Meek, P. M. (2017), "Smart Watch Potential to Support Augmented Cognition for Health-Related Decision Making", Springer, Cham, pp. 372 - 382. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-58628-1_29
  24. Bunn, J. A., Navalta, J. W., Fountaine, C. J., Reece J. D. (2018), "Current State of Commercial Wearable Technology in Physical Activity Monitoring 2015-2017", International journal of exercise science, Vol. 11, No. 7, pp. 503-515. available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5841672/
  25. Strik,M., Ploux,S., Ramirez,F. D. et al. (2021),"Smartwatch-based detection of cardiac arrhythmias: Beyond the differentiation between sinus rhythm and atrial fibrillation", Heart Rhythm, Vol. 18, No. 9, pp. 1524 - 1532, doi: https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2021.06.1176
  26. Nazarian,S., Lam,K., Darzi,A. (2021), "Diagnostic Accuracy of Smartwatches for the Detection of Cardiac Arrhythmia: Systematic Review and Meta-analysis", Journal of Medical Internet Research, Vol. 23, No. 8, pp. 28974, doi: https://doi.org/10.2196/28974
  27. Palmius,N., Tsanas,A., Saunders,K. E. A. et al. (2017), "Detecting Bipolar Depression From Geographic Location Data", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 64, No. 8, pp. 1761 - 1771, doi: https://doi.org/10.1109/TBME.2016.2611862
  28. Ueafuea, K., Boonnag, C., Sudhawiyangkul, T. et al. (2021), "Potential Applications of Mobile and Wearable Devices for Psychological Support During the COVID-19 Pandemic: A Review", IEEE Sensors Journal, Vol. 21, No. 6, pp. 7162 - 7178, DOI: https://doi.org/10.1109/JSEN.2020.3046259
  29. Lee,J., Kim,M., Park,H. (2020), "Motion Artifact Reduction in Wearable Photoplethysmography Based on Multi-Channel Sensors with Multiple Wavelengths", Sensors, Vol. 20, No. 5, pp. 1493, doi: https://doi.org/10.3390/s20051493
  30. Liu,J., Yan,B. P., Dai,W. et al. (2016), "Multi-wavelength photoplethysmography method for skin arterial pulse extraction", Biomedical Optics Express, Vol. 7, No. 10, pp. 4313, doi: https://doi.org/10.1364/BOE.7.004313
  31. "A Guide to the Best Blood Pressure Monitor Watches of 2022", available at: https://www.healthline.com/health/best-blood-pressure-monitor-watches
  32. Moon, J. H., Kang, M., Choi, C. et al. (2020), "Validation of a wearable cuff-less wristwatch-type blood pressure monitoring device", Scientific Reports, Vol. 10, No. 1, doi: https://doi.org/10.1038/s41598-020-75892-y
  33. Hahnen, C., Freeman, C. G., Haldar, N. et al. (2020),"Accuracy of Vital Signs Measurements by a Smartwatch and a Portable Health Device: Validation Study", JMIR mHealth and uHealth, Vol. 8, No. 2, pp. 16811, doi: https://doi.org/10.2196/16811
  34. Sharma, M., Kacker, S., and Sharma, M. (2016), "A Brief Introduction and Review on Galvanic Skin Response", International Journal of Medical Research Professionals, Vol. 2, No. 6, pp. 254 - 257, doi: https://doi.org/10.21276/ijmrp.2016.2.6.003
  35. "Fitbit debuts Sense, its most advanced health smartwatch; world's first with EDA sensor for stress management, plus ECG app, SpO2and skin temperature sensors", 2020, available at: https://investor.fitbit.com/press-releases/press-release-details/2020/Fitbit-Debuts-Sense-Its-Most-Advanced-Health-Smartwatch-Worlds-First-With-EDA-Sensor-for-Stress-Management-Plus-ECG-App-SpO2-and-Skin-Temperature-Sensors/default.aspx (accessed 1 February 2022).
  36. Debard, G., Witte, N. D., Sels,R. et al. (2020), "Making Wearable Technology Available for Mental Healthcare through an Online Platform with Stress Detection Algorithms: The Carewear Project", Journal of Sensors, pp. 1 - 15, doi: https://doi.org/10.1155/2020/8846077
  37. Affanni, A. (2020), "Wireless Sensors System for Stress Detection by Means of ECG and EDA Acquisition", Sensors, Vol. 20, No. 7, pp. 2026, doi: https://doi.org/10.3390/s20072026
  38. Banganho, A. R., Santos, M. B., and Silva, H. P. (2021), "Design and Evaluation of an Electrodermal Activity Sensor (EDA) With Adaptive Gain", IEEE Sensors Journal, Vol. 21, No. 6, pp. 8639 - 8649, doi: https://doi.org/10.1109/JSEN.2021.3050875
  39. Siirtola, P. (2019),"Continuous stress detection using the sensors of commercial smartwatch", UbiComp/ISWC '19 Adjunct: Adjunct Proceedings of the 2019 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing and Proceedings of the 2019 ACM International Symposium on Wearable ComputersSeptember, pp. 1198-1201, doi: https://doi.org/10.1145/3341162.3344831
  40. Kamisalic, A., Fister, I., Turkanovic, M. (2018), "Sensors and Functionalities of Non-Invasive Wrist-Wearable Devices: A Review", Sensors, Vol. 18, No. 6, pp. 1714, doi: https://doi.org/10.3390/s18061714
  41. Angelides, M. C., Wilson, L. A. C., and Echeverria, P. L. B. (2018), "Wearable data analysis, visualisation and recommendations on the go using android middleware", Multimedia Tools and Applications, Vol. 77, No. 20, pp. 26397 - 26448, doi: https://doi.org/10.1007/s11042-018-5867-y
  42. Tharion, W.J., Kaushik, S. "Usariem Technical Report T07-04: Graphical user interface (GUI) for the warfighter physiological status monitoring (WPSM) system - U.S. army medic recommendations", Biophysics and Biomedical Modeling Division, 2006, available at: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA459019.pdf https://doi.org/10.21236/ADA459019