能进行断层扫描的智能手环,将身体内部健康状况实时可视化

智能数码范 2021-09-23

手环可视化技术

990 字丨阅读本文需 2 分钟

以前为了身体健康,人们大多会快步走和多吃一些蔬菜,现在,可以通过闪亮的手表和光滑的戒指测量我们的饮食、睡眠和呼吸方式,利用运动传感器和微处理器的组合来实现。

即使今天有各种各样的智能珠宝、服装和临时纹身,它们感觉同样复杂且易于管理,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室 (CSAIL) 和麻省总医院 (MGH) 人工智能中心 (CPAI) 的科学家们希望事情更私人一点。

他们创建了一个工具包,用于使用称为“电阻抗断层扫描 (EIT)”的东西设计健康和运动传感设备,这是一种用于测量和可视化人的内部电导率的成像技术,EIT 通常用于观察肺功能或检测癌症等。


该团队使用“ EIT-kit ”构建了一系列支持不同传感应用的设备,包括用于身体康复的个人肌肉监测器、可穿戴手势识别器以及可以检测分心驾驶的“手环”。

虽然 EIT 传感通常需要昂贵的硬件设置和复杂的图像重建算法,但印刷电子设备和开源 EIT 图像库的使用使其成为有吸引力、低成本和便携的选择。但是设计 EIT 项目仍然很困难,通常需要设计融合、设备与人之间的充分接触以及优化。

EIT-kit 3D 编辑器让用户处于主导地位,以获得完整的设计方向。一旦将感应电极(用于测量人类活动)放在编辑器中的设备上,就可以将其导出到 3D 打印机。然后可以组装该项目,将其放置在目标测量区域上,并连接到 EIT-kit 的传感主板。作为最后一步,板载微控制器库自动进行电阻抗测量,让用户即使在手机上也能看到可视化的测量数据。

EIT-Kit 是一个用于设计可穿戴设备的工具包,这些设备使用导电性来感知运动和监测健康状况。

现有的设备也只能感知运动,限制用户只能理解他们如何随时间改变位置,但 EIT-kit 可以感知实际的肌肉活动。该团队开发的一种设备看起来像两条简单的带子,可以感应大腿的肌肉拉伤和张力,以监测受伤后的肌肉恢复情况,甚至可能用于防止再次受伤。此处的肌肉监视器使用两个电极阵列来创建大腿的 3D 图像,并使用增强现实技术实时查看肌肉活动。

在这种情况下,仅仅感知运动是没有用的,因为正确进行康复锻炼的人需要使用正确的肌肉。此外,研究人员通过分析生肉嫩度的 EIT 设备感知生物组织。

EIT-kit 项目符合具有快速功能原型技术和新型传感技术的个人健康传感设备的长期愿景,在与医疗专业人员的研究中,发现 EIT 传感在很大程度上取决于患者和传感位置,因为测量配置、信号校准、电极放置和其他生物电相关因素。这些挑战可以通过可定制的硬件和自动化算法来解决。除了 EIT,其他健康传感技术也面临着类似的复杂性和个性化需求。

该团队目前正在与 MGH 合作开发 EIT-kit,用于创建远程康复设备,以在康复时监测患者身体的不同部位。由于所有 EIT-kit 设备都是可移动的,并且可以根据患者的体型和特定损伤进行定制,因此它们可以在家中轻松使用,让医生更全面地了解愈合过程。

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