A IBM Research fala sobre o desenvolvimento de um protótipo de sensor de unha vestível que ajuda a analisar e rastrear os sintomas e a progressão de doenças associadas a distúrbios do movimento e muito mais.
Os dados de um parâmetro como a força de compressão pela qual os dedos de uma pessoa operam em objetos para fins médicos são muito úteis para uso analítico em uma ampla gama de doenças humanas.
A matriz de dados em tempo real pode ser usada para analisar a eficácia da administração de medicamentos em pessoas com doença de Parkinson, níveis de comprometimento cognitivo na esquizofrenia, monitoramento do estado cardiovascular e diagnóstico das causas de mortalidade por doenças da terceira idade.
Na IBM Research, uma das principais tarefas de pesquisa é usar o ambiente digital moderno para entender melhor o efeito progressivo das doenças no estado geral da saúde humana, bem como como a IA (doravante denominada Inteligência Artificial) analisando uma grande quantidade de dados obtidos em Para fins médicos, ele pode estudar sem dor o estado atual de certos parâmetros do corpo humano em seu ambiente natural, indicar indicadores críticos e prever opções para progredir. paciente para entender o vetor correto para tratamento adicional.
Em um
novo estudo publicado na revista Scientific Reports, a equipe de Pesquisa da IBM detalha o primeiro protótipo do tipo “sensor de unhas sem fio”, que ajuda no monitoramento em tempo real de alguns parâmetros diretamente relacionados à saúde humana.
O dispositivo sem fio vestível mede continuamente os dados sobre a pressão atual, a flexão e o movimento dos elementos da unha de uma pessoa, que são indicadores-chave para determinar o parâmetro da força de captura.
Este projeto começou com tentativas de analisar digitalmente alguns dos dados de status de pacientes com doença de Parkinson. Mas imediatamente houve dificuldades ao trabalhar com a obtenção de dados.
Como era necessário analisar e quantificar o grupo controle de pacientes, a maioria idosos, e a situação foi agravada pelo fato de que nessas faixas etárias os problemas do estado e a obtenção de dados da pele são muito difíceis, pois a pele dos pacientes costuma ser fina, frouxa e flácida. .
Um dos métodos para medir a progressão da doença de Parkinson é conectar um complexo de sensores à pele do paciente, que registra parâmetros como movimento de partes do corpo, contrações musculares, atividade das células nervosas e alterações na atividade das glândulas sudoríparas, que ajudam a analisar a intensidade do estado emocional de uma pessoa.
Infelizmente, porém, em muitos pacientes idosos, conectar esses sensores diretamente à pele geralmente causa desconforto e outros problemas médicos negativos, incluindo infecções.
É aqui que uma nova solução é necessária para colocar os sensores (ou mesmo um, mas complexo, como aconteceu mais tarde). Então, criamos um sensor de unha com um design especial e agora podemos usar seu potencial na realidade.
Interagimos com milhares de objetos ao longo do dia, usamos as mãos quase o tempo todo, uma enorme variedade de dados, como sensações táteis de pressão, temperatura, textura da superfície e muito mais, agora podem ser digitalizados e analisados.
Nossa equipe percebeu que agora será possível receber sinais digitais sobre como as unhas dobram durante o dia, quando usamos nossos dedos para interagir com o ambiente e, usando ainda mais a inteligência artificial e os recursos de aprendizado de máquina, podemos implementar um programa para análise. e controle de muitos indicadores médicos humanos derivados desses dados.
Uma das funções das unhas humanas é focar a ponta do dedo no objeto manipulado. Acontece que nossas unhas o tempo todo imperceptivelmente se deformam, dobram e passam por movimentos estereotipados quando usamos nossos dedos para agarrar objetos e mesmo quando dobramos e dobramos nossos dedos.
Essa deformação geralmente é da ordem de um mícron e não é visível a olho nu. No entanto, ele pode ser detectado simplesmente usando um conjunto de medidores de tensão devidamente configurado.
Por exemplo, um cabelo humano típico tem um diâmetro de 50 a 100 mícrons e um glóbulo vermelho normalmente tem uma largura inferior a 10 mícrons.
Como a unha humana é muito durável, decidimos colar o sistema do sensor diretamente na unha, sem nos preocupar com problemas que ocorreram anteriormente quando os sensores foram conectados à pele.
Nossas experiências com um dinamômetro mostraram que podemos obter um sinal suficientemente estável da superfície da unha para analisar melhor os dados sobre a força de preensão para vários tipos de movimentos dos dedos.
Também descobrimos que mesmo movimentos sutis dos dedos podem ser analisados a partir de dados de deformação da unha.
Conseguimos distinguir entre atividades diárias típicas que incluem pronação (movimento rotacional dos membros) e supinação (movimento rotacional do membro), como girar a chave, abrir a maçaneta da porta ou usar uma chave de fenda.
Um ponto ainda mais sutil do desenvolvimento de nosso software é a análise e o registro dos movimentos dos dedos durante a gravação, treinamos a rede neural e obtivemos 94% de precisão no reconhecimento dos números escritos com o dedo no qual o sensor está localizado.
De fato, nosso sistema consiste em uma série de micrômetros de tensão conectados à superfície da unha, um pequeno computador que mede os valores de tensão dos sensores em tempo real, coleta dados do acelerômetro e troca os dados recebidos com relógios inteligentes ou outros dispositivos sem fio.
O programa de análise também usa modelos de aprendizado de máquina para avaliar a ocorrência de um estado de bradicinesia, tremor e discinesia, que são sintomas da doença de Parkinson.
Assim, ao receber dados digitais da ponta dos dedos, encontramos uma nova aplicação para as unhas, detectando e caracterizando seus movimentos sutis e alterações em seus parâmetros.
Nosso desenvolvimento ajudará a detectar o desenvolvimento de um grande número de doenças e também permitirá avaliar a eficácia dos métodos de tratamento aplicados projetados para retardar essas condições.
O uso adicional de sistemas baseados nesses sensores de unha servirá como fonte de inspiração para o estágio inicial da invenção de um dispositivo de comunicação para pacientes com paralisia de quatro extremidades, o que antes poderia ajudar a comunicação paralítica.
