Nositeľná inteligentná náplasť na monitorovanie vitálnych funkcií v systéme pre záchranu života

Riešitelia: Milan Tyšler, Richard Bagín, Daniel Gogola, Fedor Lehocki, Beáta Ondrušová

V rámci NATO programu Science for Peace and Security, v projekte, ktorý bol koordinovaný Ústavom merania SAV, v.v.i. a ktorého partneri boli zo Slovenska, Belgicka, Severného Macedónska a Srbska, bol navrhnutý systém na monitorovanie životných funkcií zranených osôb počas hromadných nešťastí. Systém pozostáva z inteligentných náplastí, ktoré z hrudníka osôb snímajú elektrokardiogram, fotopletyzmogram, dýchacie pohyby a teplotu. Po spracovaní týchto signálov samostatne vyhodnocujú srdcovú frekvenciu, frekvenciu dýchania a teplotu tela. Ak hodnotené parametre prekročia dovolené limity, náplasť generuje varovný svetelný a zvukový alarm. Náplasti zároveň môžu komunikovať v systéme Bluetooth (vo verzii s nízkou spotrebou a zvýšeným dosahom) s monitorovacím tabletom. V režime vysielania (advertizing mode) náplasti len vysielajú hodnoty parametrov vitálnych  funkcií a prípadné alarmy. Jeden tablet môže monitorovať viac náplastí a ak je to potrebné, napríklad v prípade alarmu, operátor tabletu môže nadviazať s jednou alebo aj s viacerými náplasťami dvojstrannú komunikáciu a do tabletu sa prenášajú všetky merané signály pre podrobnejšiu analýzu, vrátane určenia okysličenia krvi a krvného tlaku s použitím metód AI. V rámci riešenia projektu bol navrhnutý funkčný vzor náplasti, jej programové vybavenie na snímanie, spracovanie signálov a Bluetooth komunikáciu s tabletom ako aj aplikácia pre tablet s operačným systémom sytémom Android. Funkčný vzor systému bol testovaný v spolupráci s Hasičským a záchanárskym zborom SR. 

Súvisiace projekty:

  • NATO SPS projekt G5825 Smart Patch for Life Support Systems (SP4LIFE)
  • MVTS na podporu projektu NATO G5825 SP4LIFE

Vybrané publikácie

  • Lehocki, Fedor – Madevska Bogdanova, Ana – Tysler, Milan – Ondrusova, Beata – Simjanoska, Monika – Koteska, Bojana – Kostoska, Magdalena – Majak, M. – Macura, M. SmartPatch for Victims Management in Emergency Telemedicine. In MEASUREMENT 2021: Proceedings of the 13th International Conference on Measurement. – Bratislava: Institute of Measurement Science, SAS, 2021, 2021, p. 146-149. ISBN 978-80-972629-4-5. https://doi.org/10.23919/Measurement52780.2021.9446791
  • VIĆENTIĆ, T. – RAFAJILOVIC, M.R. – ILIC, S.D. – KOTESKA, B. – MADEVSKA BOGDANOVA, A. – PASTI, I.A. –  LEHOCKI, F.– SPASENOVIC, M. Laser-induced graphene for heartbeat monitoring with HeartPy analysis. In Sensors, 2022, vol. 22, no. 17, p. 6326. ISSN 1424-8220. (3.847 – IF2021) Q1 https://www.mdpi.com/1424-8220/22/17/6326
  • KOTESKA, B. – MITROVA, H. – MADEVSKA BOGDANOVA, A. – LEHOCKI, F. Machine learning based SpO2 prediction from PPG signal’s characteristics features. In: IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications (MeMeA 2022). – IEEE, 2022. ISBN 978-1-6654-8299-8. Q4 https://ieeexplore.ieee.org/document/9856498
  • Koteska, Bojana – Madevska Bogdanova, Ana – Mitrova, Hristina – Sidorenko, M. – Lehocki, Fedor. Deep Learning Approach to Estimate SpO2 from PPG Signals. In: 6th International Conference on Biomedical Engineering and Bioinformatics, September 18-20, 2022, Berlin, Germany. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3569192.3569215
  • Gogola, Daniel – Ackovska, Nevena – Bagin, Richard – Koteska, Bojana – Madevska Bogdanova, Ana – Kostoska, Magdalena – Lehocki, Fedor – Tysler, Milan. Integrated Smart Patch for Heart Rate and Respiratory Rate Monitoring. In: Measurement 2023, 14th International Conference on Measurement, 29 – 31 May 2023, Smolenice Castle, Slovakia. https://doi.org/10.23919/MEASUREMENT59122.2023.10164383
  • Tomic, Miona – Ilic, Stefan D. – Minetti, Christophe – Iorio, Carlo S. – Tyšler, Milan – Spasenovic, Marko. Wearable ECG smart patch for mass casualty emergency situations. In 2023 IEEE 33rd International Conference on Microelectronics (MIEL). – IEEE, 2023, iEEE Catalog No. CFP23432-ART. ISBN 979-8-3503-4776-0. https://doi.org/10.1109/MIEL58498.2023.10315845
  • Kostoska, M. – Trajkovik, V. – Koteska, B. – Ackovska, N. – Lehocki, F. – Bogdanova, A.M. Enabling Cybersecurity Mechanisms in a SmartPatch-Based Emergency Response System. In: 2023, 31st National Conference with International Participation (TELECOM), Sofia, Bulgaria, 2023, pp. 1-4.https://doi.org/10.1109/TELECOM59629.2023.10409722.
  • Kuzmanov, Ivan – Ackovska, Nevena – Lehocki, Fedor – Madevska Bogdanova, Ana. Implementation of the Time Series and the Convolutional Vision Transformers for Biological Signal Processing – Blood Pressure Estimation from Photoplethysmogram. Springer, ICT Innovations, 24-26 September 2023, Ohrid, N. Macedonia. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-54321-0_4
  • BAGIN, Richard – KOTESKA, Bojana – KOSTOSKA, Magdalena – ACKOVSKA, Nevena – MISHEV, Anastas – MADEVSKA BOGDANOVA, Ana – TYSLER Milan, Smart System for Real-time Monitoring of Vital Parameters. In SQAMIA 2024, Proceedings of the Eleventh Workshop on Software Quality Analysis, Monitoring, Improvement, and Applications, Novi Sad, Serbia, September 9-11, 2024. https://perun.pmf.uns.ac.rs/ceur/sqamia24/paper02.pdf (v tlači).

 

Obr. 1: Vľavo: Nezakrytovaný funkčný vzor náplasti. Vpravo: opakovaná realizácia náplasti v puzdre zhotovenom pomocou 3D tlače a s pripojenými jednorazovými EKG elektródami.

Obr. 2: Ukážka monitorovania štyroch náplastí pomocou tabletu. Vľavo: komunikácia s náplasťami v režime vysielania, náplasť ID 65116 hlási alarm pre zníženú frekvenciu dýchania (RR = 8). Vpravo: Monitorovanie po prepnutí náplaste ID 65116 do režimu obojsmerného prenosu so zobrazením signálov a vyhodnotením okysličenia krvi a  krvného tlaku softvérom v tablete.