Uniunea europeană guvernul româniei instrumente structurale 2007 – 2013 Programul Operaţional Sectorial „Creşterea Competitivităţii Economice”

UNIUNEA EUROPEANĂ

GUVERNUL ROMÂNIEI

Instrumente structurale

2007 – 2013
Programul Operaţional Sectorial „Creşterea Competitivităţii Economice”
„Investiţii pentru viitorul dumneavoastră”

“Sistem GRID purtabil pentru monitorizarea și procesarea la distanță a funcţiilor vitale ”- BIOGRID

Proiect cofinanţat prin Fondul European de Dezvoltare Regională

Etapa DEZVOLTARE EXPERIMENTALA

Activitatea: 1. Construirea prototipului BioGrid

Subactivitatea 1.1. Evaluarea ipotezelor pentru definirea specificațiilor

prototipului

Rezumat Raport Stiintific si Tehnic (RST)

BIOGRID este o viitoare familie de produse electronice purtabile concepute pentru monitorizarea functiilor vitale sau pentru evaluarea reactiilor la stimuli extern in teren. In urma ultimelor cercetari a aparut chiar o noua directie de dezvoltare – monitorizarea semnalelor electrobiologice sau ortostatice si pentru animale cu valoare mare (stiintifica sau sportiva).

In cadrul proiectului initial, depus acum aproximativ 2 ani, solutia era construita in jurul unui dispecerat specific fiecarui tip de beneficiar, care asigura procesarea automata a datelor si oferea si functii de arhivare automata.

In conditiile actuale, in care estimam ca produsele noastre inovative vor aparea pe piata in aproximativ 16 luni, este nevoie sa evaluam foarte rapid tehnologiile si solutiile tehnice nou aparute pe piata pentru a asigura un nivel de competitivitate suficient de crescut pentru a ne asigura rolul de formatori de piata. In aceste conditii este de studiat posibilitatea de a oferi o solutie fara dispecerat sau cu unul minimalist.

Pentru ca zonele de piata pentru produsele finale dezvoltate in acest proiect au devenit mai intinse si a crescut si concurenta, consideram absolut sa identificam zone de nisa care sa permita cresterea initiala fara concurenta puternica si apoi, dupa stabilizarea pietei, sa putem extinde plaja de produse in zonele deja puternic concurentiale.

Pentru obtinerea celui mai bun raport pret/performanta, intreg pachetul de produse este dezvoltat cu o conceptie bazata pe ideea de mostenire si modularitate, si va dispune de o structura tehnica comuna compusa din urmatoarele elemente:

• 
  Nucleu hardware bazat pe familia MSP430 versiunea ultralow power ( FRAM –ferroelectric memory);
  
• 
  Bloc de comunicatii wireless programabil in plaja 2.4Ghz de la TI;
  
• 
  Bloc energetic inteligent – bazat pe celule LiPO si MCU PIC16F1503 de la Microchip;
  
• 
  senzori de contact e-textili pe baza de microfibre de argint si polimeri conductori;
  
• 
  senzori flexibili de elogantie/microsenzori de presiune mecanica;
  
• 
  pcb multilayer rigid si segmentabil conectat prin pcb flexibil;
  
• 
  carcase sterilizabile cu UV si personalizabile pe baza cerintelor utilizatorului final.
  

Presiunea execitata de companiile high tech pentru a creste gradul de adoptare pentru produsele din categoria wearable este cel mai bine exprimata prin numarul de standuri cu produse “wearable” existente la CES-2014: peste 300.

Produsul rezultat in urma acestui proiect va fi utilizat in monitorizarea urmatoarelor loturi de utilizatori:

• 
  Inspectoratul General pentru Situatii de Urgenta (IGSU) – Pompieri si Protectie Civila;
  
• 
  Armata;
  
• 
  Sportivi de performanta;
  
• 
  Batrani.
  

În cadrul activitatilor de patrulare terestre, militari implicate sunt puse în fața unor misiuni solicitante din punct de vedere fizic, care pot dura mai multe zile, iar condițiile pot fi uneori extreme: restricționarea apei, mâncării și a somunului. Tocmai de aceea, persoanele care merg în asemenea misiuni pot beneficia de pe urma sistemelor cu biosenzori care oferă informații referitoare la parametrilor fiziologici, realizându-se astfel o monitorizare continuă a acestora.

Familia tehnologiilor de monitorizare a parametrilor fiziologici cuprinde senzorii personali, care înregistrează ritmul cardiac, ventilația, temperatura pielii și poziția corpului (ex: Equivital, Hidalgo, Swavesey, Cambridge, UK), distanța parcursă (ex: Dead reckoning Module, Honeywell International, Plymouth, Minnesota) și dispozitive sofisticate care pot stoca informațiile fiziologice pentru analiza ulterioară (ex: VitalSense, Mini Mitter Corp., Bend, OR).

In acest sens, este utila dezvoltarea unei tehnologii care sa permita monitorizarea in timp real a semnalelor vitale ale subiectilor, care sa puna accent pe mentinerea starii de sanatate a personalului implicat in misiuni.

Implementarea comunicatiilor fara fir a dus la dezvoltarea de noi tehnologii wireless care implica un grad ridicat de portabilitate si flexibilitate. Retelele wireless au avantajul ca utilizatorii nu mai sunt delimitati de conexiunile cablate, beneficiind de libertate si conectivitate in orice punct (in functie de aria de acoperire a retelei fara fir).

Noile tehnologii in domeniul senzorilor, circuitelor integrate si transferului wireless au permis dezvoltarea unor senzori miniaturizati, cu greutate mica, ieftini si inteligenti. Aceste noduri de senzori au capacitatea de a detecta, controla, procesa si comunica unul sau mai multe semne vitale. Mai mult decat atat, pot fi folosite in cadrul retelelor WPAN (wireless personal area networks) sau WBSN (wireless body sensor networks).

O multitudine de solutii wireless raspund deja necesitatilor legate de eficienta comunicatiilor de date si se adreseaza diverselor aplicatii paramedicale. Majoritatea acestora au la baza o serie de standarde IEEE foarte bine definite.

Bluetooth este proiectat pentru aplicatii de voce si urmareste sa inlocuiasca cablarea pe distante scurte. Este bun pentru transferul de fisiere audio sau multimedia al telefoanelor mobile sau al altor tipuri de dispozitive. Aceste tipuri de aplicatii necesita doar o raza a retelei de ordinal zecilor de metri cu viteza retelei de cativa Mbps (1-2).

ZigBee intentioneaza sa intampine necesitatile senzorilor si dispozitivelor de control pentru aplicatii cu mesaje scurte. Tipic, ZigBee este proiectat pentru transmisia pacheelor mici de date. Datorita transmisiei reduse de date si dispozitivelor multiple de retea, ZigBee nu necesita o viteza mare a retelei.

UWB asigura viteze mari de retea si comunicatii robuste utilizand un spectru larg de frecvente. Este cel mai potrivit pentru retele cu raza foarte scurta, de cativa metri.

Wi-Fi este foarte popular ca WLAN. Este dezvoltat pentru a inlocui cablul Ethernet din case si birouri, si ofera o rata de date maxima de pana la 54 Mbps la o raza de 50 de metri.

In mod clar Bluetooth si ZigBee sunt adecvate pentru aplicatiile cu rata scazuta de date cu sursa limitata de putere precum nodurile de senzori operate pe baza de baterii sau dispozitive mobile. Consumul redus de putere ajuta la prelungirea duratei de viata a unui nod si la reducerea dimensiunii acestuia.

Pe de alta parte, UWB si Wi-Fi sunt o alegere mai buna pentru aplicatiile cu rata ridicata de date precum aplicatiile multimedia audio/video. ZigBee este larg dezvoltata ca o WPAN cu rata scazuta, iar tehnologia sa similara este Bluetooth. Dar intre acestea exista unele diferente: caracteristicile, datorita proiectarii lor diferite initial, ZigBee se concentreaza pe control si automatizare, in timp ce Bluetooth se concentreaza pe inlocuirea cablurilor dintre laptopuri, PDA-uri etc.

Cat despre consumul de putere, nodurile ZigBee pot opera cu putere redusa pentru o perioada de timp de ordinal lunilor si chiar anilor (pana la 2 ani cu doua baterii AA). Un nod Bluetooth care functioneaza pe aceleasi baterii ar rezista doar o saptamana. Retelele ZigBee pot suporta un numar mare de dispozitive si o raza mai mare intre dispozitive decat cele Bluetooth. ZigBee poate suporta configuratia retelelor stea statice sau dinamice, retele peer-to-peer si retele mesh care pot asigura pana la 65.000 de noduri intr-o retea.

Date tehnice preliminare

Elaborarea unui sistem complex de monitorizarea a functiilor biologice vitale necesita eforturi importante pentru a asigura conformitatea cu standardele medicale, cele de electrosecuritate si de protectie a datelor personale. Pentru zona aplicatiilor veterinare sunt necesare alte restrictii de proiectare (masa, rezistenta la socuri, IP67, caracteristici mecanice deosebite pentru modulul electronic).

In unele cazuri va fi nevoie sa fie utlizate sisteme mecanice speciale – vor putea fi inlocuite cutiile din policarbonat armat cu o solutie de cutii din fibra de carbon-fibra de sticla format din mai multe module interconectate prin cabluri de tip panglica protejate de teci din mylar.

Infrastructura suport pentru produsele Biogrid implica obligatoriu in versiunea din cererea de finantarea un server de monitorizare specializat sau a aplicatie de virtualizare. Dupa o analiza atenta a evolutiilor in acest domeniu avem in vedere sa dezvoltam si o solutie simplificata de tip standalone sau care sa se opreasca la afisarea sau arhivarea pe un smartphone/tableta.

Evaluarea ipotezelor pentru definirea specificatiilor prototipului
Specificatii tehnice minimale pentru familia de produse Biogrid au fost predefinte avand in vedere standardele internationale si cu sprijinul unui consultant extern pentru a determina optimul din punct de vedere tehnico-economic si a evita capcana unei solutii foarte avansate/exotice al carui cost sa nu il poate sustine piata sau ale caror caracteristici sa nu fie conform standardelor internationale. Tendinta abordarii avangardiste, fara suport economic al unor solutii care nu mai ajung pe piata, sunt un drum binecunoscut in cercetarea romaneasca de profil. In conditiile in care totusi cofinatarea acestui proiect ajunge in realitate la peste 40%, prin aparitia in decursul proiectului a tot felul de costuri care nu au fost bugetate acum mai bine de 2ani in urma, si deci nu pot fi decontate, este absolut necesar sa existe o platforma de start realista, care sa permite sustinerea economica pentru o evolutie a familiei de produse la un nou nivel dupa 12 luni de la lansarea in microproductie.

O ipoteza de lucru interesanta care va fi cercetata intens in cadrul acestui proiect este includerea unui sistem de tip “energy harvesting” in modulele speciale destinate subiectiilor cu raza mare de actiune sau pentru animale salbatice monitorizate. De mentionat ca acesta directie de cercetare nu este prevazuta in cererea de finantare si costurile pentru includerea unui modul energetic regenerativ in modulele Biogrid vor fi finantate exclusiv din bugetul propriu.

Utilizarea unei surse de energie alternative inclusa in sistem ridica multe probleme dar permite dezvoltarea de noi oportunitati pentru produsele Biogrid.

In aceste conditii sistemul BIOGRID este compus din urmatoarele module:

• 
  Sistem central –server dedicat cu modul de comunicatii GSM/radioTetra/ZigBee
  
• 
  modul ECG
  
• 
  modul EEG
  
• 
  modul MioMon
  
• 
  modul SCL+OXI
  
• 
  modul TA
  
• 
  modul baza Zigbee –gateway cu 3G
  
• 
  smartphone cu BLE si optional cu abonament acces internet.
  

Sistemul de comunicatii dintre modulele de monitorizare, cele de baza si sistemul central este punctul slab in configuratia actuala. Necesitatea securizarii comunicatiei intre diversele componente ridica probleme de latime de banda si de resurse energetice. De specificat ca la ora actuala comunicatia 3G sau WIFI consuma peste 70% din energia totala utilizata de un modul.

In etapele ulterioare este posibil sa incercam o solutie de compresie a canalului de comunicatii pentru a reduce cerintele minimale de comunicatii ale solutiei BIOGRID.

Tehnologia de monitorizare – adaugarea de noi parametrii vitali achizitionati
Eliminarea intarzierii induse de cei aproape 2 ani de la demararea redactarii proiectului si pana inceperea propriu zisa a acestuia, poate fi atenuata prin identificarea de noi nise de dezvoltare a familiei de produse Biogrid. Una din aceste nise, cu potential urias de crestere este zona aplicatiilor veterinare care ofera o viziune cu totul noua asupra pietei de dispozitive de monitorizare biomedicala si sportiva.

Domeniul animalelor de companie si cel a animalelor crescute pentru sport (cai de curse si camile) sunt in acest moment piata nisa de care are nevoie proiectul noastru pentru a evolua in urmatorii 5 ani. Monitorizarea biosemnalelor pentru animalelor foarte valoroase sau pentru care propietarii sunt dispusi sa plateasca sume considerabile este in stadiul incipient la nivel mondial.

Un alt domeniu virgin pentru monitorizarea semnalelor bio este cel al animalelor foarte rare, care trebuiesc supravegheate indeaproape si pentru care nu exista multe date, sau acestea nu sunt relevante din punct de vedere medical.

Elaborarea unei platforme comune din punct de vedere tehnic care sa permita utilizarea sistemului de monitorizare in cat mai multe domenii : medical, sport, AAL (Ambient assisted living – este un concept de suport prin tehnologie a persoanelor in varsta sau cu dizabilitati sustinut prin programe speciale de UE ) sau veterinar este foarte importanta, fiind unul din elementele esentiale pentru succesul comercial a proiectului.

Date preliminare pentru dezvoltarea modelului functional – ECG

Modulul de monitorizare ECG va fi o evolutie de la modelul dezvoltat anterior de Elcos Proiect SRL si va consta in integrarea noilor tendinte de utlizare a bateriilor LIPO cu management integrat si a noilor senzori de pozitie 3D de mare precizie. Avand in vedere ca de fapt intrarea in domeniul biosenzorilor purtabili pentru compania noastra este legata de acest tip de dispozitiv medical consideram ca urmatoarele specificatii minimale sunt suficiente pentru modelul functional:

• 
  Greutate – max. 50g;
  
• 
  Durata minima de functionare cu BLE (Bluetooth low energy, este numit si Bluetooth ver. 4.0 ) - 16ore;
  
• 
  Durata minima de functionare cu ZigBee - 10ore;
  
• 
  dimensiuni maximale – 40x15x30mm;
  
• 
  posibilitatea de sterilizare cu UV;
  
• 
  IP67- poate fi scufundat in apa pana la adancimea de 1m timp de max. 30min;
  
• 
  unisex – sa poate fi utilizat de ambele sexe( pentru sexul feminin sunt necesare masuri speciale de fixare si pozitionare datorita anatomiei foarte variabile in zona unde este pozitionat modulul);
  
• 
  fara restrictii majore de utilizare in zone speciale (aeroporturi, statii trafio, statii radar);
  
• 
  nedemontabil – dupa epuizarea acumulatorului cu o capacitate de cel putin 2000 de cicluri de incarcare/descarcare la 80% din capacitate se recicleza intregul modulul.
  
• 
  electrozi textili de tip argint-polimer;
  
• 
  sistem modular – centura cu electrozi textili si modul detasabil Biogrid;
  
• 
  includerea in modul a unui senzor pentru temperatura pielii;
  
• 
  senzor integrat pentru gestiunea acumulator;
  
• 
  senzor de pozitie 3D inclus.
  

Aceste specificatii vor putea fi rafinate in cursul activitatiilor de testare a modelului functional. Experienta de pana acum cu sistemele ECG purtabile ne permite sa consideram ca aceste limite tehnice pot fi usor imbunatatite pe parcursul urmatoarelor luni.

Date preliminare pentru dezvoltarea modelului - TA(+OXI)

Monitorizarea TA (Tensiunea Arteriala) este un element important pentru bolnavi cronici mai ales dar si pentru persoanele in varsta. Dezvoltarea unei solutii purtabile impune doua cerinte majore:

Un sistem de masurare continuu – la majoritatea echipamentelor masurarea se face secvential sau se face o masurare unica.

Rezerva energetica a dispozitivului trebuie sa asigure o autonomie de minim 8 ore si sa ofere posibilitatea de a lucra in mod „burst” astfel incat sa asigure un ritm relativ constant de informatii specifice.

• 
  Greutate – max. 80g;
  
• 
  Durata minima de functionare cu submodul bluetooth ver. 4.0 - 16ore;
  
• 
  Durata minima de functionare cu submodul ZigBee - 10ore;
  
• 
  dimensiuni maximale – 60x25x40mm;
  
• 
  posibilitatea de sterilizare cu UV;
  
• 
  fara restrictii majore de utilizare in zone speciale (aeroporturi, statii trafo, statii radar);
  
• 
  Acumulator demontabil – sistem de fixare cu securizare;
  
• 
  Optional: sistem energetic cu recoltare de energie din mediu;
  
• 
  Senzorii de elongatie de tip polimer electro activ;
  
• 
  sistem modular – modul clasic elctropneumatic cu modul detasabil Biogrid;
  
• 
  includerea in modul a unui senzor pentru temperatura pielii;
  
• 
  senzor integrat pentru gestiunea acumulator;
  
• 
  senzor de pozitie 3D inclus;
  
• 
  senzor de presiune pentru modul pneumatic;
  
• 
  senzor de presiune contact pentru modul elctropneumatic.
  

Cel mai important aspect la acest modul este inlocuirea sistemului electropneumatic cu unul electromecanic care se bazeaza pe efectul electro active polymer. Acest lucru permite reducerea consumului de putere de aprox. 5 ori si masa totala a dispozitivului se reduce semnificativ devenind practic invizibil.

Optional sistemul primeste wireless informatii de la un OXimetru montat pe deget sau la ureche, valideaza datele si le impacheteaza in cadrul specific Biogrid.

Date preliminare pentru dezvoltarea modelului functional - MM

Monitorizare activitatii unei grupe de muschi prin inregistrarea activitatii electrice a acestei grupe si eventual si electro stimularea se face in mai multe cazuri de boli cronice sau degenerative.

Datorita precaritatii starii de sanatate a subiectilor rezulta ca masele echipamentelor folosite devin extrem de importante, la fel si autonomia intregului sistem portabil.

In aceste conditii informatiile despre frecventa si amplitudinea miscarilor bratelor este extrem de importanta pentru o diagnoza precoce a bolilor degerative.

• 
  Greutate – max. 120g;
  
• 
  Durata minima de functionare cu BLE - 24ore;
  
• 
  Durata minima de functionare cu ZigBee - 18ore;
  
• 
  Durata minima de functionare in regim stimulativ – 3ore;
  
• 
  dimensiuni maximale – 60x20x50mm;
  
• 
  posibilitatea de sterilizare cu UV;
  
• 
  IP67- poate fi scufundat in apa pana la adancimea de 1m timp de max. 30min;
  
• 
  fara restrictii majore de utilizare in zone speciale (aeroporturi, statii trafo, statii radar);
  
• 
  electrozi textili de tip argint-polimer;
  
• 
  sistem modular – bratara cu electrozi textili si modul detasabil Biogrid;
  
• 
  includerea in modul a unui senzor pentru temperatura pielii;
  
• 
  senzor integrat pentru gestiunea acumulator;
  
• 
  senzor de pozitie 3D inclus;
  
• 
  senzori independenti pentru referinta - de tip „patch” ;
  
• 
  optional- sistem wireless pentru senzorii independenti de tip patch;
  
• 
  Optional - Sistem de energy harvesting instalat pe bratara suport a sistemului.
  

Includerea acestui modul – puternic modificat fata de cereare de finantare prin introducerea posibilitatiilor de electrostimulare in caracteristicile de baza ale sistemului va permite cresterea segmentului de piata vizat de Biogrid. Aparitia AAL in orizontul de asteptare a produselor BIOGRID permite o mai buna modelare a raspunsului pietei la lansarea din 2015.

Modulul MM ca si modulul EEG au o problema uriasa de design pe care Elcos Proiect srl va trebui sa o rezolve din fonduri proprii – decontarea activitatiilor de design industrial fiind o cheltuiala „greu” cuantificabila si neeligibila. In urma proiectului de design industrial Casca semirigida si baza semirigida a modului MM vor deveni portdrapelul Biogrid pentru ca sunt vizibile, nu sunt ascunse de imbracaminte.

Pentru a intelege mai bine despre ce este vorba va prezentam un model de casca purtabila EEG care a castigat mai multe concursuri de design industrial in anul 2011.

Pentru modulul MM, viitorul designer are limitari doar de greutate, rigiditate si cost estimat de productie – nu exista puncte de referinta si de aceia poate deveni „imaginea „ Biogrid.

Date preliminare pentru dezvoltarea modelului functional - SCL

Neuromarketingul este ultima frontiera in sistemele de masurare a eficientii activitatiilor de marketing prin trecerea de la raspunsul mediat de catre constiinta la masurarea efectelor la stimulii prin variatia conductantei epidermei pe baza efectului de stimulare a secretiilor glandelor sudoripare la stimuli puternici.

In aceste conditii putem detecta raspunsul la stimuli puternici fara sa fim afectati de medierea constienta a educatiei sau a asteptarilor induse de operatorul de sondaj.

• 
  Greutate – max. 80g;
  
• 
  Durata minima de functionare cu submodul Bluetooth ver. 4.0 – 16 ore ;
  
• 
  Durata minima de functionare cu submodul ZigBee - 10 ore;
  
• 
  dimensiuni maximale – 60x25x40mm;
  
• 
  posibilitatea de sterilizare cu UV;
  
• 
  fara restrictii majore de utilizare in zone speciale (aeroporturi, statii trafo, statii radar);
  
• 
  Acumulator demontabil – sistem de fixare cu securizare;
  
• 
  sistem modular – modul clasic elctropneumatic cu modul detasabil Biogrid;
  
• 
  includerea in modul a unui senzor pentru temperatura pielii;
  
• 
  senzor integrat pentru gestiunea acumulator;
  
• 
  senzor de pozitie 3D inclus;
  
• 
  senzor de presiune pentru modul pneumatic;
  
• 
  senzor de presiune contact pentru modul elctropneumatic.
  

La baza acestor date preliminare este o cercetare anterioara [8] finantata din surse proprii privind posibilitatea de a folosi sistemelor purtabile pentru neuromarketing. Translatarea cel putin partiala a cercetarilor de neuromarketing din laboratoare (unde se folosesc sisteme avansate de RMN cu densitatii de peste 3T si sisteme performante de calcul) in teren, unde se pot folosi doar echipamente in greutate de ordinul zecilor de grame si sursele energetice sunt acumulatori de telefoane mobile este o provocare care poate fi castigata.

Includerea acestui modul in familia BIOGRID are in vedere o aplicatie diferita de neuromarketing si tine de gestiunea semnalelor vitale – pentru misiunile cu risc psihologic foarte ridicat apare foarte des un fenomen de ambalare psihica ( subiectul isi asuma riscuri care poate genera pierderea vietii lui si posibil si a altor persoane sau din contra poate intra intr-o situatie de „blocaj” psihic care ii reduce posibilitatea de reactiona eficient in teren si este mai „economic” pentru societate ca subiectul monitorizari sa fie retras din misiune. Datele furnizate de modulele Biogrid pot astfel sa asigure informatii pretioase despre comportamentul in teren al subiectiilor si mai ales sa permita un management mult mai bun al situatiilor critice.

Evident, modulul SCL impreuna cu restul familiei Biogrid poate fi utilizat si pentru cercetarile de neuromaketing in teren – de exemplu putem masura reactia nemediata de educatie la un eveniment publicitar sau sa determinam nivelul surprizei la prezentarea unui nou produs sau gradul de stress la o sedinta sau tendinta de a adormi la un film.

Posibilitatea de a se adresa unor domenii atat de diferite este unul din argumentele comerciale imbatabile pentru finalizarea acestei familiii de produse si „umplerea” aceste nise de piata care acum este libera.

Optional sistemul poate lucra impreuna cu un Oximetru wireless montabil pe deget sau la lobul urechii. Acesta permite determinarea nivelului de oxigenare la nivelul fluxului sangvin, acest nivel este foarte important atunci cand subiectul lucreaza in conditii de mediu foarte dificile.

Date preliminare pentru dezvoltarea modelului functional – EEG

Dezvoltarea unui modul EEG purtabil are in vedere in principal mai multe tipuri de utilizari: medicina, neuromarketing, cercetare pentru noi tipuri de interfete om-masina si divertisment.

Confectionata dintr-o structura de material compozit semirigid si folosind electrozi de tip multicontact din polimer conductor, casca va dispune de un sistem modular ce va permite schimbarea rapida a acumulatorului.

• 
  Greutate – max. 90g;
  
• 
  Durata minima de functionare cu BLE (Bluetooth low energy, este numit si Bluetooth ver. 4.0 ) - 16ore;
  
• 
  Durata minima de functionare cu ZigBee - 10ore;
  
• 
  casca in 3 marimi reglabila ±15% ;
  
• 
  posibilitatea de sterilizare cu UV;
  
• 
  fara restrictii majore de utilizare in zone speciale (aeroporturi, statii trafo, statii radar);
  
• 
  nedemontabil – dupa epuizarea acumulatorului cu o capacitate de cel putin 2000 de cicluri de incarcare/descarcare la 80% din capacitate se recicleza intregul modulul.
  
• 
  electrozi multicontact argint-polimer;
  
• 
  sistem modular – casca semirigida si modul detasabil Biogrid;
  
• 
  includerea in modul a unui senzor pentru temperatura pielii;
  
• 
  senzor integrat pentru gestiunea acumulator;
  
• 
  senzor de pozitie 3D inclus.
  

In cursul ultimelor luni in cadrul echipei de proiect a fost luata in discutie si o solutie „moale” care putea fi folosita in somn, dar dupa analiza indelungata a acestei oportunitati si a echipamentelor necesare pentru introducerea in microproductie a unei asemenea dispozitiv am renuntat. Poate o dezvoltare ulterioara va fi posibila in functie de resursele disponibile, acesta solutie fiind necesara mai ales in detectia si tratarea problemelor somnului.

Din cauza lipsei unei infrastructuri specifice pentru producerea unui ansamblu mecanic ajustabil din materiale compozite am preferat sa folosim ideea unor casti fabricate in cel putin 3 tipodimensiuni.

Pe plan international exista mai multe propuneri de design pentru aceste tipuri de casti semirigide echipa de proiect dorind sa transfere unui specialist in design industrial sarcina de a realiza ergonomia si aspectul exterior al modului.

Din punct de vedere strict tehnic o versiune precum cea din imaginea de mai jos este de asteptat.


Pentru sistemele speciale care necesita montarea sub casca de protectie au aparut mai multe concepte din care unul este cel din imaginea urmatoare:

Estimarea resurselor necesare raportate la grupurile de posibili utilizatori

In faza de redactare a cererii de finantare a proiectului, Biogrid a fost gandit ca un sistem personalizabil prin reproiectarea unor parti din sistem astfel incat sa corespunda cerintelor diversilor tipuri de utilizatori. In cursul primei etape de proiect acest mod de adaptare a produsului la nevoile specifice fiecarei grupe de utilizatori a fost evitata prin identificarea unor puncte de inflexiune in structura produsului si restructurand produsul final sub forma unor module constructive similar pieselor de LEGO. Acesta strategie implica un efort de dezvoltare si inovare mult mai intens dar permite o crestere a flexibilitatii intregului sistem si mai ales creste viteza de raspuns a producatorului fata de solicitarile din piata.

Modularizarea intregului sistem genereaza insa probleme de interconectarea dintre module si scade fiabilitatea generala a produsului. Integrarea sistemului de asistenta tehnica inca din faza de proiectare primara va permite estomparea unora din efectele negative induse de modularizarea sistemului.

Reducerea fiabilitati sistemului prin scaderea granulatiei structurale va genera din punct de vedere statistic un nivel mai ridicat de probleme in partea initiala a ciclului de viata a produsului pana la familiarizare utilizatoriilor cu particularitatiile solutiei si de asemenea in faza finala al ciclului de viata – punctele de interconectare fiind evident cele mai vulnerabile la oboseala sistemica indusa de utilizarea prelungita a produsului.

Regandirea solutiei de adaptare a familiei de produse la particularitatile fiecarei grupe de utilizatori in detrimentul simplitatii si fiabiltatii este o optiune foarte importanta pentru viitorul comercial si va oferi sanse in plus pentru primi 3 ani de existenta pe piata a sistemului.

Structura modulara va oferi in plus o crestere semnificativa de viteza in procesul de modernizare si va putea asigura strategii comerciale mai flexibile prin schimbarea versiunilor constructive in scopul prezervarii nivelurilor de profit cu costuri de productie minore.

Estimarea resurselor pentru adaptarea sistemului trebuie sa includa informatii despre volumul estimat al productiei, nivelul de pregatire tehnica al utilizatorilor finali, indicele de disponibilitate al intregului sistem si fiecarui modul in parte, mediul in care va functiona si eventualele restrictiile impuse de acesta ( de exemplu certificari ANTIEX pentru echipele de salvare din subteran).

CONCLUZII

Dezvoltarea unui sistem integrat de biosenzori de uz general este o problema complexa cu destule capcane tehnologice si de buget. Datorita limitarilor de buget care au inceput sa apara prin cresterea presiunii pe achizitii (o parte din echipamentele si materialele bugetate au disparut din fabricatie fiind inlocuite de sisteme mai noi, dar mai scumpe) exista riscul ca o parte din solutiile tehnice avute in vedere in proiectul initial sa fie ajustate in scopul reducerii costurilor de cercetare si microproductie. Echipa de proiect isi propune sa suplineasca cu inteligenta constrangerile bugetare.

Decalajul de aproape 2 ani intre redactarea proiectului si startul acestuia a avut insa si parti bune , in cateva domenii – 3D printul de exemplu- costurile echipamentelor au scazut considerabil.

Avand in vedere ca recentele evolutii au adus conceptul de „dispozitiv purtabil” din zona cercetare –dezvoltare in zona comerciala high tech, foarte multe companii puternice (Google, Samsung, Sony, Siemens, Apple) au prezentat la CES-2014 diverse dispozitive purtabile, acesta editie a celui mai mare targ de dispozitive electronice fiind considerata una a dispozitivelor purtabile.

Solutia Biogrid este o solutie integrata care va avea avantajul conceptului de mostenire si de coerenta tehnologica utilizand o platforma hardware si software comuna pentru toti biosenzorii precum si o interfata om-masina coerenta. In aceste conditii, speram sa putem lansa pe piata in urmatoarele 16 luni o familie de produse cu caracteristici tehnice de inalt nivel si care sa poata fi competitiva pe piata europeana unde nu exista inca o solutie integrata.

Un element important in strategia Biogrid este dezvoltarea inca din faza de proiectare a unei sectiuni de suport tehnic integrat solutiei, astfel incat sa eliminam principala problema a companiilor de mici dimensiuni – lipsa suportului tehnic dupa vanzare ( datorita personalului redus de care dispune) sau un suport tehnic de foarte slaba calitate si care genereaza stress intre furnizorul solutiei si clientii finali.

Dezvoltarea unei solutii flexibile si modulare va permite companiei noastre sa se plieze pe cerintele unei pietei prin asamblarea unei noi arhitecturi de produs precum un joc lego doar din modulele disponibile. Vor putea fi construite solutii personalizate pentru armata sau pentru pompieri la fel de repede ca pentru AAL sau pentru camilele de curse din zona Golfului Persic.

BIBLIOGRAFIE

• 
  http://www.cesweb.org/Conference/Conference-Tracks/Content-and-Disruptive-Technology/CDT01-The-Era-of-Wearable-Tech-Arrives
  
• 
  Consultanta Manageriala furnizata de SC SYSTEGRA DESIGN & CONSULTING SRL
  
• 
  http://www.equivital.co.uk/
  
• 
  http://www51.honeywell.com/aero/common/documents/myaerospacecatalog-documents/Missiles-Munitions/DRM4000.pdf
  
• 
  http://www.minimitter.com/products.cfm
  
• 
  http://epi-medics.insa-lyon.fr/statico/epimedica.htm
  
• 
  http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/talks/codeblue-connectedhealth-oct07.pdf
  
• 
  http://www.aotag.com/images/stories/pdf/articles/journal-of-telemedicine.pdf
  
• 
  http://www.mobihealth.com/services/en/monitoring.php
  
• 
  https://www.cardionet.com/
  
• 
  http://www.teleasis.ro/en/index.php
  
• 
  http://www.ezconf.net/IJICS/files/193/IJICS-Dec2010%20(final%20paper).pdf
  
• 
  http://www.gla.ac.uk/media/media_136620_en.pdf
  
• 
  http://cinc.org/archives/2007/pdf/0133.pdf
  
• 
  http://repository.cmu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1011&context=silicon_valley
  
• 
  http://iris.elf.stuba.sk/JEEEC/data/pdf/2_109-01.pdf
  
• 
  http://itee.uq.edu.au/~csse4003/slides/UQcsse4003_tutorial12GSR.pdf
  
• 
  https://fedcsis.org/proceedings/2012/pliks/343.pdf
  
• 
  H. Mamaghanian, N. Khaled, D. Atienza, si P. Vandergheynst, “Compressed sensing for real-time energy-efficient ECG compression on wireless body sensor nodes,”IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 58, no. 9, pp. 2456–2466, 2011
  
• 
  Z. Zhang, T. Jung, S, Makeing, B, D. Rao, “Compressed Sensing of EEG for Wireless Telemonitoring with Low Energy Consumption and Inexpensive Hardware”, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2012
  
• 
  Z. Zhang asi B. D. Rao, “Extension of SBL algorithms for the recovery of block sparse signals with intra-block correlation,” IEEE Trans. on Signal Processing (submitted), 2012.
  
• 
  Z. Zhang asi B. D. Rao , “Sparse signal recovery with temporally correlated source vectors using sparse Bayesian learning,” IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, vol. 5, no. 5, pp. 912–926, 2011
  
• 
  Z. Zhang, T.-P. Jung, S. Makeig, si B. D. Rao, “Low energy wireless body-area networks for fetal ECG telemonitoring via the framework of block sparse Bayesian learning,”IEEE Trans. on Biomedical Engineering (submitted), 2012
  
• 
  H. Chen si J. Lee, “The Implementation of a Wireless Electroencephalogram Information System using WLAN”, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.8 No.2, February 2008
  
• 
  http://www.edn.com/design/medical/4417934/Product-How-To--Enabling-secure-wireless-medical-devices-with-the-MSP430-MCU
  
• 
  http://www.freescale.com/webapp/sps/site/training_information.jsp?code=WBNR_K50MEDICAL Microcontrollers for Healthcare: Hello, Kinetis K50 (Goodbye, MSP430)
  
• 
  http://www.medgadget.com/2012/08/alivecor-launches-iphone-veterinary-heart-monitor-ahead-of-human-version.html
  
• 
  http://www.arabianbusiness.com/emirati-splashes-6-5m-on-three-racing-camels-8921.html