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美國羅切斯特理工學院(RIT)的研究人員,開發出一種智慧馬桶座監測系統,旨在跟蹤心力衰竭患者的健康情況,降低醫院的再入院率。
研究人員在JMIR mHealthand uHealth期刊論文中稱,新型的智慧馬桶座防水,使用電池供電,數據與雲端連接。內部放置了三個感測器,用於測量心電圖(ECG),光電容積描記圖(PPG)和心衝擊描記圖(BCG),準確程度和醫院級監測設備相當。
目前,RIT的博士後研究員、該研究成員之一Nicholas Conn,創立了一家名為Heart Health Intelligence的公司,來將這項技術商業化。目的是提供一種FDA認可的設備。未來將對醫院出售,用於病人出院後將其轉送給病人。
馬桶座與心臟健康
心血管疾病是全球死亡的主要原因。其中心力衰竭(heart failure)簡稱HF,是一種以心肌功能減弱,為特徵的心血管疾病,每年影響約650萬美國人,新發病例超過96萬。
當心肌虛弱並且無法維持足夠的血流,以滿足身體的需要時,心力衰竭就會發生。在心力衰竭的整個管理和治療過程中,持續監測血壓是非常重要的,因為最佳血壓控制,是心力衰竭的主要目標。
據論文數據顯示, 心力衰竭每年花費,美國估計為307億美元,預計到2030年將增加127%,達到697億美元,其中,住院治療佔心力衰竭總成本約為80%。因此降低住院率是降低心力衰竭成本的有效方法。
由於心臟病發病時,常具有突發性和一過性的特點,許多心臟病患者,在發病時並不在醫院,醫院無法記錄到當時的心電圖,而患者在醫院時,往往又處於正常狀況,以致檢測不出疾病的原因。
小編瞭解到,曾有專家做過實驗,在模擬排便時,人體腹內壓增大的同時,血壓也會隨之上升,心率也相應加快。中老年人或有多種疾病者,往往有便秘,解大便時血壓上升得更高。這一切都會增加心臟負擔,可能導致心肌梗死。
美國羅切斯特理工學院(RIT)的研究人員,為了方便心力衰竭患者在家中,更舒適地去監測病情,降低患者再次住院率,設計了一款智慧馬桶座。
原理:機械感測器檢測心輸出量
由Nicholas Conn和RIT工程師David Borkholder,開發的智慧馬桶座圈,使用電池供電,能將健康數據,直接無線傳輸到雲上,日常可以使用家用清潔劑清潔。無論何時,用戶坐在馬桶上,該監控系統都會不受干擾地,自動捕獲心血管數據。
由於心力衰竭的特徵是心臟性能差,心輸出量(CO)是心力衰竭診斷和治療的重要組成部分。
CO被定義為每搏輸出量(SV)和心率(HR)的乘積,並且通常使用超音波心動圖,心臟磁共振成像(MRI),或導管插入術來測量。在急性心力衰竭中,心肌無法維持足夠的CO,如果不治療,則導致慢性心力衰竭,甚至死亡。
目前,沒有用於遠端,和準確監控CO和SV的家庭解決方案。出現低氧血症(血氧飽和度)。<90 span="">90>
美國羅切斯特理工學院的研究目的,旨在證明智慧馬桶座的心血管監測系統,能夠測量收縮壓和舒張壓,每搏輸出量和血氧飽和度。
基於馬桶座的心血管監測系統,完全獨立,電池供電,無線和可清潔,所有感測器,和電子儀器整合在座椅內。
該座椅可以用於測量心臟的心電圖(ECG),測量與心動週期相關的機械力的,心衝擊描記圖(BCG),和用於測量心臟週期的光電容積描記圖(PPG)測量。
测量心电图(ECG),光电容积描记图(PPG)和心冲击描记图(BCG)
研究人員對18名受試者,進行為期8周的醫院級生命體徵監測,並將基於馬桶座的血壓,和外周血氧合估計值進行比較。
在測試中,受試者不能說話、小便或排便,要像往常一樣坐在家中。因為排尿和排便,可以改變每搏輸出量(SV)和心率(HR)。Conn 表示,在未來,公司計劃將排除的那部分,尿便時刻的數據整合,到算法中來。
測試結果顯示,基於馬桶座的心血管監測系統,已經成功地證明血壓、每心跳輸出量和血氧飽和度,與醫院的黃金標準測量,結果一致。該系統可以捕獲以前,無法實現的家庭心臟數據。
「定期使用這款馬桶座圈,患者就可以知道心臟狀況,是否在惡化,是否需要去看醫生。不過,還需要透過臨床試驗,進行驗證。」 Conn說。
Conn 表示,一家醫院接納150名出院後,再住院的患者,每年損失可高達50萬美元,而Heart Health Intelligence公司150個智慧馬桶座的成本,僅為20萬美元左右。
馬桶相關的健康檢測技術
據瞭解,美國羅切斯特理工學院研發的,這款智慧馬桶蓋,並不是「廁所」檢測健康狀況的第一例。Google、英國劍橋大學、日本松下等,均開發有智慧馬桶。
Google的一項專利,描述了未來的智慧浴室。浴室中配備多個非侵入式健康監測儀器,包括超聲波浴缸以及壓力感測馬桶,可以全面監測用戶的心血管健康。
其中,壓感馬桶座圈,不僅可測量血壓,還能分析人體排泄狀況 。專利稱,這一技術可以探明「人體生理系統的功能狀態及趨勢」,因此它可以在疾病形成之前對人發出警示。
2018年,英國劍橋大學科學家,設計出的一款,可以檢測用戶健康的智慧馬桶,透過「尿檢」,對人體健康狀況進行分析。
據瞭解,這款智慧馬桶內置的光學感測器,可將尿液中的生物標記物,捕獲在金奈米粒子之間,並使它們發出不同的顏色,從而能夠測量它們的濃度水準,被監測的生物標記,可以揭示很多有關人的身體的資訊。
該款智慧馬桶還可以將監測報告,發送至手機上,甚至提醒用戶的私人醫生。
松下的智慧馬桶除了測體脂肪率、體水分含量、肌肉水平等數據外,還可進行尿液檢測。用戶只需在如廁時,將尿液樣本放置於尿液檢測儀內,它即可對尿液成分進行自動分析,讀取尿液PH值、潛血、肌酐等7大常規數據,為健康自測提供相應的依據。
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