RescueBand – mobilny system monitorujący podstawowe funkcje życiowe

Zgłaszający: Jan Mikos

Kategoria: System monitoringu pacjentów podczas zdarzeń o dużej skali

Nazwa rozwiązania: RescueBand - mobilny system monitorujący podstawowe funkcje życiowe

Opis proponowanego rozwiązania:

RescueBand jest narzędziem, na który składa się opaska do monitorowania czterech podstawowych funkcji życiowych (temperatura ciała, puls, saturacja i częstość oddechu), oraz software, który dane te rejestruje, analizuje, obrazuje i udostępnia na uniwersalnych nośnikach jakimi mogą być smartfony, tablety i wszelkiego rodzaju monitory.

ResueBand jest rozproszonym system wczesnego ostrzegania o pogarszającym się stanie zdrowia pacjentów, przeznaczonym do stosowania w szerokim spektrum warunków. Jego zaletą jest modularność, automatyczne rozpoznawanie warunków operacji przez węzły systemu i dostosowywanie zachowania w reakcji na informację zwrotną napływającą z otoczenia. System zaprojektowany jest w sposób umożliwiający płynne zautomatyzowane przechodzenie z rozproszonej topologii sieciowej w warunkach polowych lub ograniczonej łączności na topologię hierarchiczną w przypadku występowania zaufanego węzła uprzywilejowanego w otoczeniu.
Każda warstwa posiada możliwość autonomicznego funkcjonowania, wyższe warstwy rozszerzają funkcjonalność systemu, ich brak lub awaria nie wpływają na jego skuteczność.

W ramach prac nad projektem został stworzony prototyp, do którego wykorzystano następujące podzespoły:

mikrokontroler ESP8622
sensor EKG AD8232
czujnik temperatury MLX906114ESF-DAA IR
dedykowany oksymetr

Na całość opracowanych rozwiązań składają się:

Aplikacja Mobilna

Aplikacja mobilna

Aplikacja mobilna przyjmuje jeden z dwóch możliwych trybów funkcjonowania w zależności od warunków otoczenia. W trybie hierarchicznym, gdy w otoczeniu występuje zaufany węzeł komunikacyjny, przyjmuje zlecenia od systemu przydzielania zadań warstwy strategicznej. W przypadku braku występowania zaufanego węzła lub jego awarii przechodzi w tryb rozproszony, w którym sama staje się węzłem przyjmującym zgłoszenia od pacjentów. W trybie tym, w celu optymalnej alokacji personelu medycznego na terenie zdarzenia kryzysowego, bierze pod uwagę rangę, czas pracy ciągłej medyka, a także odległość i istotność zgłaszanego przypadku. Lekarz ma możliwość wglądu w historię przypadku pacjenta przed przyjęciem bądź odrzuceniem zgłoszenia.

Projekt zakłada stworzenie aplikacji mobilnej możliwej do obsłużenia zarówno przy pomocy palca, jak i rysika. Jej zadaniem jest wyświetlanie listy pacjentów aktualnie najpilniej wymagających pomocy (według skali National Early Warning Scale) wraz z regularnie aktualizowanymi odczytami ich parametrów życiowych i notatkami lekarzy. Lekarz będzie mógł wybrać do którego pacjenta idzie, a odchodząc od niego będzie proszony o ewentualne wpisanie notatki i zlecenia w pamięci opaski (i w centralnym systemie, gdy łączność pozwoli).

ResueBand jest rozproszonym system wczesnego ostrzegania o pogarszającym się stanie zdrowia pacjentów, przeznaczonym do stosowania w szerokim spektrum warunków. Jego zaletą jest modularność, automatyczne rozpoznawanie warunków operacji przez węzły systemu i dostosowywanie zachowania w reakcji na informację zwrotną napływającą z otoczenia. System zaprojektowany jest w sposób umożliwiający płynne zautomatyzowane przechodzenie z rozproszonej topologii sieciowej w warunkach polowych lub ograniczonej łączności na topologię hierarchiczną w przypadku występowania zaufanego węzła uprzywilejowanego w otoczeniu.

Każda warstwa posiada możliwość autonomicznego funkcjonowania, wyższe warstwy rozszerzają funkcjonalność systemu, ich brak lub awaria nie wpływają na jego skuteczność.

Warstwa sensometryczna:

Opaska sensometryczna

Podstawowym elementem systemu jest opaska sensometryczna, monitorująca pięć podstawowych współczynników kluczowych w ocenie ryzyka pogorszenia stanu zdrowia pacjenta. Opaska przy niskim koszcie jednostkowym (ok 42$) i prostym montażu składającym się z jednego kroku jest samodzielnym urządzeniem monitorującym i rejestrującym stan pacjenta. W sytuacji wykrycia podwyższonego poziomu ryzyka, opaska sprawdza obecność pracowników medycznych w otoczeniu. Mogą to być zarazem niezależne węzły dostępowe w postaci telefonów z zainstalowaną aplikacja medyka (MedicApp), jak i węzły łącznościowe. W przypadku niemożności nawiązania połączenia opaska generuje sygnały w formie dźwiękowej. Jest ona też wyposażone w skrypty monitorujące stan samego urządzenia wzywające pomoc techniczna w razie awarii.

Warstwa operacyjna:

Pracownicy medyczni stosują aplikację na telefon umożliwiającą zaznaczenie swojej dostępności, która otrzymuje bezpośrednie zgłoszenia od opasek noszonych przez pacjentów, aplikacja sama dokonuje oceny pilności przypadku i podejmuje decyzje o przyjęciu, oddelegowaniu lub przeniesieniu do kolejki zgłaszanego przypadku. Po zakończeniu wizyty u pacjenta, lekarz ma możliwość wprowadzenia adnotacji i dopasowania czułości alarmu. Następnie proponowany jest mu kolejny przypadek. Medyk ma możliwość poproszenia o pełną dokumentację przypadku i przejrzenia się jej po drodze.

Warstwa strategiczna:

System Ordynatorski pozwala na ocenę zachowania systemu z perspektywy całego obiektu. Ocenienia obłożenia lekarzy, stanów magazynowych, ogólnego stanu zdrowia pacjentów. Pozwala podejmować decyzje o alokacji zasobów z perspektywy lepiej poinformowanej.

Warstwa analityczna:

Pozwala na ocenę sytuacji z perspektywy większych regionów, a także prowadzenia szerokiej gamy analiz na potrzeby badań akademickich.

Dlaczego pomysł jest wart uwagi?

Myślą przewodnią koncepcji RescueBand było stworzenie systemu, który będzie wspierał organizację pracy zespołów medycznych zajmujących się większymi grupami osób hospitalizowanych. Z założenia rozwiązanie to jest proste w obsłudze, tanie, mobilne i niezawodne.

Cechy wyróżniające ten system wynikają z zastosowania kombinacji pomysłowych rozwiązań:

– modularność systemu,
– zastosowanie łatwej w obsłudze opaski monitorującej stan zdrowia,
– odporność na awarię pojedynczych elementów systemu i na problemy z łącznością,
– możliwość stosowania w dowolnych warunkach bez wcześniejszej konfiguracji (elementy systemu rozpoznają otoczenie na podstawie dostępności innych węzłów i sygnałów napływających z sensorów, następnie dostosowując do niego tryb operacji),
– ocena ryzyka i przechowywanie historii przypadków po stronie pacjenta, możliwość przekazania treści do warstw operacyjnej, strategicznej i analitycznej za zgodą pacjenta,
– procedura rozproszonego podejmowania decyzji biorąca pod uwagę poziom ryzyka konkretnych przypadków, ich ilość, ilość dostępnych medyków, ich odległość od pacjentów,
– efektywność kosztowa, energetyczna, oszczędność zasobów poznawczych personelu, optymalizacja alokacji personelu medycznego, wczesne ostrzeganie o zbliżających się kryzysach,
– dla uzyskania dodatkowej funkcjonalności możliwość rozszerzenia systemu o warstwy strategiczną i analityczną, nie zakłócające funkcjonowania systemów bazowych,
– możliwość integracji z istniejącymi rozwiązaniami tego typu.

Na RescueBand składa się opaska mocowana na klatce piersiowej osoby monitorowanej, oraz darmowa aplikacja pobierana z internetu. Zainstalowanie opaski zajmuje sekundy, a jej mocowanie jest trwałe i nie powoduje dyskomfortu. Działanie aplikacji z racji wyjątkowej ergonomii przesyłu danych i minimalizacji zbędnych obliczeń pozbawiona jest latencji, jej interfejs w przejrzysty sposób unaocznia sytuację, pozbawiony jest zbędnych elementów pochłaniających zasoby poznawcze użytkownika, nadaje się do wykorzystania przez osoby starsze.

Koszt pojedynczej opaski to kwota rzędu 100-150 złotych, gdzie przy założeniu masowej produkcji mogłoby kosztować połowę powyższego przedziału.

System jest mobilny. Opaska instalowana na klatce piersiowej osoby badanej łączy się z urządzeniami mobilnymi medyków przez sieć bezprzewodową. Rozwiązanie wykorzystuje własny protokół komunikacji oparty na fizycznej sieci Wifi, pozwalający oceniać odległość pomiędzy węzłami i łączyć je w grupy zadaniowe.

Dzięki zastosowaniu możliwie jak najprostszych podzespołów, unikaniu niepotrzebnych komplikacji, dbałości o minimalizację złożoności obliczeniowej udało się stworzyć urządzenie, które jest niezawodne.

Prezentowany system poza sytuacją hospitalizacji osób zakażonych może znaleźć także zastosowanie podczas sytuacji, gdzie rozproszona grupa osób wymaga ciągłego podglądu ich stanu zdrowia – może to być zarówno bieg wysokogórski, jak i działania żołnierzy w trakcie manewrów lub na polu rzeczywistych działań wojennych. RescueBand jest łatwy w użyciu, mobilny i niezawodny. Może także służyć monitorowaniu funkcji życiowych samotnych osób starszych, a funkcję alertów można będzie rozszerzyć o opcję wzywania karetki pogotowia.

Przy opracowywaniu projekty prowadzone były konsultacje z lekarzami ze Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie.

Udowodniona wykonalność: tak

Szacowany czas potrzebny na opracowanie prototypu:

Prototyp został już opracowany. Zajęło to tydzień od pierwszej konferencji zespołu. Obecne prace zespołu skupiają się na integracji elementów systemu i rozwijaniu warstwy prezentacji dla użytkownika końcowego.

Jakie działania są potrzebne do wdrożenia?:

Do wdrożenia systemu potrzebne jest pozyskanie inwestora. Należy wykonać testy i pilotażowe wdrożenia.

Use Story

W przypadku sytuacji epidemiologicznej pojawia się potrzeba stworzenia infrastruktury dla zarządzania większą liczbą osób hospitalizowanych. Kluczowym zagadnieniem jest monitorowanie stanu pacjentów i optymalna alokacja zasobów. W tym celu opracowany przez nas system pozwala na dzielenie się informacjami o stanie osób monitorowanych opaską RescueBand z jednostkami na wszystkich szczeblach systemu zarządzania kryzysowego – od ratowników jadących do zgłaszania, przez pielęgniarzy, lekarzy, ordynatorów, dyrekcję szpitala po poszczególnych działy administracji publicznych – dając tym samy ciągły podgląd aktualnego stanu zdrowia zakażonych w skali całego kraju. Tego rodzaju rozwiązanie z jednej strony usprawni alokację zasobów, z drugiej strony umożliwi ocenę skuteczności podjętych środków bez niepotrzebnej zwłoki czasu.

Obsługa urządzenia oparta jest na aplikacji pobieranej z sieci internetowej przez co dostęp do niej jest prosty, a same dane są kodowane i zabezpieczone są kluczami dostępu. Pozwala to dostęp do danych z każdego miejsca na Ziemi.

Informacja o autorze i jego zespole

Jan Mikos – analityk systemów, programista. Zainteresowania: uniwersalny język modelowania, nauka systemów, nauka sieci, teoria informacji, psychologia, ekonomia.

Łukasz Furman – experience designer. Pasjonat nauk kognitywnych w duchu nowego paradygmatu, szczególnie zainteresowany badaniami Brain Computer Interface, w kontekście świadomości i uważności. W symbiozie z polami programowania wizualnego i grafiki generatywnej.

Marek Tomaszewski – kompozytor, producent muzyczny, muzyk. Analityk i projektant procesów organizacji pracy zespołowej i komunikacji z doświadczeniem w koordynacji produkcji wydarzeń muzycznych. Poszukiwacz i twórca narzędzi. W centrum jego zainteresowań znajdują się interfejsy i ergonomia, w szczególności – tworzenie optymalnie użytecznych i dogodnych środowisk pracy przez transparentne zarządzanie odpowiedzialnością, dobór i personalizację narzędzi, procesów, zarządzanie uwagą, wspieranie suwerenności.

Krystian Dereziński – biolog, kognitywista. Badacz zajmujący się zagadnieniem interfejsu mózg-komputer. Praktykujący w analizie sygnału aktywności neuronalnej. Do jego zainteresowań należą studia porównawcze cywilizacji, biocybernetyka, psychologia społeczna i szeroko pojęte nowoczesne technologie.