ZESPÓŁ AUTORSKI

Uniwersytet Śląski w Katowicach

dr Paweł Janik (kierownik zespołu),
dr Małgorzata Janik,
mgr inż. Michał Pielka

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Na prezentowaną technologię składają się dwa wynalazki, które pozwalają na praktyczne wykorzystanie i wdrażanie tanich, prostych i skutecznych systemów do monitorowania osób lub dobrostanu z wykorzystaniem m. in. urządzeń mobilnych. Prezentowane rozwiązania wpisują się w koncepcję Internetu Rzeczy (IoT). Pozwalają one na uproszczenie konstrukcji tzw. inteligentnych czujników i jednocześnie obniżenie ceny ich produkcji. Dodatkowo wprowadzony sposób transmisji pozwala na przesłanie większej ilości danych i uproszczenie procedury odbioru informacji. Wykorzystanie najnowszego standardu Bluetooth pozwala na monitorowanie np. wielu osób na wielu urządzeniach jednocześnie i to bez konieczności połączenia z inteligentnymi sensorami. W ten sposób możliwe jest monitorowanie np. funkcji organizmu (oddechu, pulsu, pozycji ciała itp.) wielu osób np. kilkorga dzieci w zasadzie na nieograniczonej liczbie urządzeń mobilnych (np. smartfonów). Rozwiązanie pozwala na wykorzystanie do monitorowania wielofunkcyjnych stacji bazowych. Dzięki temu możliwe jest otwarcie rozwiązania na monitorowanie np. parametrów organizmu za pośrednictwem sieci globalnej. Miniaturowe czujniki umieszcza się na ciele osoby monitorowanej, a następnie w aplikacji mobilnej odczytuje się dane. Rozwiązanie zdecydowanie przewyższa wszystkie dostępne na rynku systemy monitorowania funkcji organizmu, zwłaszcza pod względem dowolnego rozszerzania struktury sensorów i urządzeń odbiorczych. Standardowo stosuje się tryb połączeniowy, pomiędzy zwykle jednym czujnikiem i urządzeniem mobilnym. W przypadku naszego rozwiązania nie występuje ograniczenie liczby czujników i nie występuje konieczność nawiązania połączenia z urządzeniami odbiorczymi.

Proponowana technologia adresowana jest do szerokiej grupy odbiorców. W pierwszej kolejności służy kontroli czynności życiowych niemowląt – monitor zapobiega tzw. śmierci łóżeczkowej na skutek bezdechu, uruchamiając alarm w sytuacji braku czynności oddechowych. System zaprojektowany został pod kątem możliwości monitorowania wielu osób jednocześnie. Dzięki miniaturyzacji, rozwiązanie adresowane jest również dla osób dorosłych, umożliwiając precyzyjne monitorowanie czynności życiowych i aktywności ruchowej podczas snu. Ponadto pozwala gromadzić dane długookresowo, dzięki czemu dostarcza istotnych informacji.

ISTOTA WYNALAZKU

"Układ do monitorowania funkcji lokomotorycznych organizmu i/lub czynności oddechowych i/lub pulsu" to część sprzętowa prezentowanej technologii, która jednocześnie wykorzystuje "Sposób transmisji rozgłoszeniowej dla nadajników Bluetooth Low Energy".

Monitorowanie funkcji organizmu w proponowanej technologii wykorzystuje niewielkie inteligentne sensory typu ubieralnego. Sensory te uproszczono i zminimalizowano, dzięki wykorzystaniu tylko jednego mikrokontrolera, który jednocześnie realizuje procedurę pomiarową, przetwarzanie danych oraz sterowanie transmisją radiową. Dzięki wyeliminowaniu dodatkowego mikrokontrolera, który zwykle realizuje tylko pomiary i ich przetwarzanie, możliwe jest zmniejszenie poboru energii, co ma szczególnie istotne znaczenie w układach zasilanych bateryjnie. Sensory inteligentne, czyli analizujące dane jeszcze przed transmisją, w prezentowanej technologii bazują głównie na zasobach miniaturowego modułu radiowego, którego mikrokontroler stanowi "serce" układu. Zatem, to do modułu radiowego Bluetooth dołączane mogą zostać przetworniki wielu wielkości fizycznych np. temperatury, przyspieszenia, rotacji, utlenowania krwi, wilgotności itd. W prezentowanej technologii zaprezentowano zweryfikowaną konstrukcję miniaturowych sensorów, które pozwalają na pomiar przyspieszenia i rotacji, dzięki czemu możliwe jest za ich pomocą monitorowanie np. chodu czy funkcji oddechowych, pozycji ciała oraz pulsu. Taki miniaturowy sensor umieszczony np. na tułowiu pozwala na rejestrację drgań generowanych przez czynności oddechowe oraz pracę serca. Moduł radiowy sensora został skonfigurowany tak, że realizuje tzw. transmisję rozgłoszeniową - co oznacza, że nie wymaga on połączenia z odbiornikiem. Dzięki tej procedurze, w tym samym czasie dane z jednego lub wielu sensorów mogą być odbierane na wielu urządzeniach jednocześnie (np. na smartfonach, tabletach - ale również na tzw. stacjach bazowych). Taka struktura prezentowanej technologii pozwala np. monitorować puls, oddech czy pozycję ciała jednoczenie kilkorga dzieci przez rodziców czy wielu opiekunów w tym samym czasie. Równie dobrze można w ten sposób monitorować aktywność ruchową grupy dzieci np. w przedszkolach czy innych ośrodkach szkolno-wychowawczych.

Z częścią sprzętową technologii związany jest z kolei "Sposób transmisji rozgłoszeniowej dla nadajników Bluetooth Low Energy". Sensory inteligentne zostały tak skonfigurowane, że realizują transmisję sterowaną czynnościami organizmu np. pulsem. Dzięki temu na urządzeniach odbiorczych nie ma potrzeby odczytywania całej zawartości transmitowanych danych. Już sam fakt odebrania porcji informacji potwierdza np. pojedyncze uderzenie serca. W ten sposób uzyskane zasoby, w tzw. pakiecie Bluetooth, można przeznaczyć na zapis dodatkowych danych. Taka procedura pozwala przesłać więcej informacji w tym samym czasie, np. informacje o oddechu, pulsie i pozycji ciała. Obecne zasoby technologii Bluetooth pozwalają na wprowadzenie zabezpieczeń transmisji rozgłoszeniowej przed nieuprawnionym odbiorem, nad czym zespół projektowy prowadzi dalsze badania.

Połączenie części sprzętowej i sposobu transmisji powoduje, że powstało rozwiązanie o bardzo wysokiej funkcjonalności w stosunku do rozwiązań znanych z rynku.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Opisywana technologia ma duży potencjał wdrożeniowy w obszarze telemedycyny, teleopieki czy e- health. Coraz większa jest świadomość społeczna w zakresie potrzeby monitorowania czynności życiowych lub podstawowych funkcji organizmu w warunkach domowych. Dowodem na to jest coraz większa liczba dostępnych na rynku rozwiązań w tym zakresie. Proponowana technologia może być łatwo przemodelowana do potrzeb potencjalnego inwestora. Inteligentne sensory mogą monitorować zarówno funkcje organizmu, jak również parametry środowiskowe. W tym kontekście warto wspomnieć, że monitorowanie parametrów życiowych istotne jest nie tylko w kontekście dzieci, ale również osób dorosłych, zwłaszcza biorąc pod uwagę tendencję do starzenia się społeczeństw europejskich.