Rezumat raport Tehnico Stiintific



Yüklə 36,45 Kb.
tarix17.01.2019
ölçüsü36,45 Kb.
#98853






REZUMAT Raport Tehnico Stiintific

Sistem GRID purtabil pentru monitorizarea si procesarea la distanta a functiilor vitale” – BioGrid




Subactivitatea 1.2 Stabilirea de noi specificaţii ale prototipului BioGrid

Dezvoltarea sistemelor purtabile in ultimi doi ani poate fi descrisa ca exponentiala, din anul 2014 in competitie intrand si giganti ca Apple, LG, Samsung si Google. Piata produselor „purtabile” pentru urmatorii 5 ani este estimata de diverse prognoze intre 135-500 miliarde USD. Doar Google a investit in ceasul inteligent de biomonitorizare peste 146milioane USD in ultimul an – si va fi lansat pe piata abia in luna septembrie. Samsung a lansat deja Gear 2 – ceasul inteligent pe care il folosim si noi ca referinta tehnologica impreuna cu cel de la Texas Instrument lansat inca din anul 2009. La sfarsitul lunii septembrie 2014 va fi lansat ceasul inteligent de la Apple –parte integranta a unui program de m-health. Sony a lansat un smartwatch care insa nu dispune ( in acesta varianta) intern de senzorii cardio, poate afisa insa datele de la diverse produse pentru fitness ( centuri si bratari cardio) prin intermediul bluetooth.

In domeniul cercetarilor privind dezvoltarea de sisteme purtabile sunt indentificate mai multe companii cu investitii majore (peste 10mil USD/an - ordinea alfabetica) :


  • Adidas

  • Boston Scientific

  • Eurotech

  • Fitbit

  • Garmin

  • Google

  • intel

  • Jabra

  • Jawbone

  • Johnson & Johnson

  • Medtronic

  • Meta Watch

  • Motorola Solutions

  • Nike

  • Pebble

  • Plantronics

  • Polar Electro

  • Recon Instruments

  • Samsung

  • Sony

  • Zephyr Technology

Fiecare dintre aceste companii a investit in cercetarea in domeniul sistemelor purtabile de biomonitorizarea, fiind convinse de oportunitatile de piata existente in viitorul imediat. Majoritatea au lansat sau vor lansa produse comerciale care vor concura direct BIOGRID.

Avand in vedere dezvoltarea exponentiala a sistemelor purtabile din ultimi doi ani, echipa de conducere a proiectului apreciaza evidenta actualitate a Biogrid, dar avand in vedere disproportia dintre capabilitatiile financiare si tehnice ale actorilor din noua piata, s-a hotarat recalibrarea obiectivelor astfel incat sa ne orientam spre o nise de piata unde vom putea sa crestem in perioada de inceput a perioadei de post implementare. Dupa consolidarea produselor noastre putem sa extindem oferta si in zonele puternic controlate de actori precum Samsung sau LG.

Aparitia pe piata a GEAR 2 de la Samsung este inceputul unui lung sir de produse de biomonitorizare care vor concura direct cu produsele BIOGRID pe segmentul „consumer”. Pentru castigarea unui momentum cat mai mare Samsung a lansat in luna aprilie 2014 un concurs in valoare de peste 1.2 milioane usd pentru dezvoltarea de noi aplicatii dedicate Smartwatch 2. Dezvoltarea doar a functiilor de E-health „in house” a costat Samsung peste 180 milioane de usd si a durat doar un an pana la lansarea platformei hardware.

In aceste conditii, inainte de a stabili obiectivele generale si specificatiile tehnice in cadrul acestui proiect am facut o noua analiza a produsului Samsung Gear 2. In urma analizei a rezultat ca senzorul care masoara pulsul poate masura si oxigenarea, datele despre puls fiind obtinute din variatia ritmica a nivelului de oxigen de sub tegument (indiferent de culoarea tegumentului si este relativ putin influentat de eventualele miscari minore ale senzorului fata de piele). De asemenea, a rezultat ca nivelul de precizie al produsului este excelent daca cureaua este foarte stransa.

In perioada trecuta de la inceputul proiectului au mai aparut si alte dispozitive purtabile care masoara parametri biologici dar de importanta tehnologica mult mai mica. Majoritatea bratarilor de fitness aparute in anul 2014 ( de la LG de exemplu) folosesc tot un senzor optic dar mult mai voluminos si mai imprecis ( au o precizie de ±10%) fiind in afara zonei de concurenta pentru Biogrid.

In aceste conditii, dupa o perioada de consultari interne, s-a hotarat de catre conducerea firmei accentua caracteristicile tuturor produselor catre zona profesionala – zona de larg consum fiind deja ocupata de forte (financiare, R&D si productie) mult superioare Elcos Proiect srl.

Concluzia principala a fost ca trebuie sa trecem la un nou nivel de miniaturizare pentru ca produsul nostru sa se poate vinde. Intr-o piata unde se utilizeaza in mod curent module electronice construite cu componente SMD de format maxim 603, in principal de format 402 si chiar 201 este nepractic sa mai utilizezi echipamente SMT de acum 3 ani care erau ieftine (EOL) cand a fost scris proiectul.

Refacerea cerintelor tehnologice minimale conform noilor aparitii pe piata va implica nu doar saltul de la o tehnologie stabila si verificata la o tehnologie noua pentru noi, va implica si cresterea nivelului de calificare a personalului tehnic care vor manipula acesta tehnologie. In plus odata cu acest salt tehnologic sunt estimate cerinte speciale de mediu pentru spatiile in care vor lucra aceste noi echipamente.


Cresterea nivelului de miniaturizare pentru sistemele purtabile
In conditiile evolutiei extrem de accelerate a tehnologiilor in domeniul echipamentelor purtabile este necesar sa reproiectam intregul lant de microproductie si sa folosim avansul tehnologic corespunzator celor trei ani trecuti de la elaborarea proiectului pentru a sari intr-o noua clasa de miniaturizare care va permite produselor noastre sa devina mai competitive.

Daca in proiectul initial pentru partea de dezvoltare industriala si serie zero se avea in vedere folosirea tehnologiilor clasice de plantare si lipire, in acest moment devine practic imposibil de continuat proiectul fara sisteme semiautoamate sau automate de plantat si lipit.

Deja compania noastra are acces la un sistem de optic de expunere a filmelor pentru PCB care permite micsorarea unei pagini A4 de pana la 20X. In speta acest sistem va permite producerea cu mare precizie a cablajelor miniaturale multistrat pentru SMD de tip 201. Cu ajutorul acestui sistem si a unui printer laser cu rezolutie de 1200dpi ocolim problema achizitiei unui echipament de clasa industriala pentru PCB de mare precizie.

Deplasarea spre zona sistemelor personalizabile pentru utilizare profesionala este o parte din raspunsul nostru la ocuparea pietei de tip consumer de uriasi ca Samsung, Sony si Google-Motorola.

In esenta, prin trecerea la un nou nivel de miniaturizare a aparut un nou ciclu de microproductie mult mai lung si mai complex decat versiunea anterioara.
schemalucru
Solutiile tehnice avute in vedere pentru Biogrid vor asigura performante tehnice competitive avand ca adresa utilizatorii profesionisti. In aceste conditii speram sa contrabalansam lipsa unui design super-elaborat si a unor materiale premium cu un raport pret/performanta de exceptie si mai ales cu posibilitati de calibrare a senzorilor pentru a putea oferi sisteme de masura de nivel profesional.

Tehnologia 4G/Wimax
Initial – Biogrid se baza pe tehnologia 3G ca vector de transport al informatiei de la subiect la sistemul de arhivare, interpretare, prediagnostic si alarmare.

Dar in cei trei ani de cand a fost elaborat proiectul, societatea europeana a cunoscut modificari majore prin trecerea „usor fortata” la un nou nivel de competitivitate in domeniul comunicatiilor pentru populatie.

In aceste conditii Romania este in situatia sa introduca standardul 4G cand nici macar 50% din echipamentele mobile aflate in tara nu pot folosi 3G, desi exista o acoperire de peste 90% la nivel national. De asemenea doar un singur operator de telecomunicatii are o acoperire de peste 90% a suprafetei tarii cu servicii 3G, ceilalti asigurand o acoperire a peste 98% din populatia Romaniei ( diferenta dintre cele doua notiuni fiind uriasa).

In plus au aparut si alte standarde de comunicatii utilizabile in jurul ideii de de BAN. Avand in vedere noile tendinte este posibil ca piata sa solicite o alta solutie decat ZIGBEE si astfel vom folosi un submodul multistandard programabil pentru a trece usor de la un standard la altul.

Lansat in toamna lui 2013, RS9113 de la Redpine Signals este un SOC multistandard care poate rezolva problema noastra vizand comunicatiile BAN. Avand in vedere ca acest sistem este compatibil cu experienta noastra anterioara consideram ca vom putea sa dezvoltam o platforma de biosenzori flexibila si mai ales usor de personalizat pentru fiecare domeniu dorit de clientul final.

Cum Romania are in anul 2014 are doua retele de tip 4G care au nivele de patrundere diferite si chiar si utilizari diferite, echipa de proiect a facut o alegere foarte importanta. Am ales sa dezvoltam o solutie cu versiunea 4G –WIMAX in detrimentul LTE pentru a ne putea adresa segmentului de clienti guvernamentali deservit de Serviciul de Telecomunicatii Speciale. Agentia guvernamentala care ofera servicii de comunicatii catre toate institutiile publice opereaza o asemenea retea wireless cu grad crescut de rezilienta. In aceste conditii am identificat o nisa de piata care ne va permite sa dezvoltam produsele noastre in afara zonei de extrema concurenta din retele 4G-LTE.

O solutie cu interfata de comunicatie de tip 4G/LTE va fi lansata ulterior, dupa ce produsele cu interfata 4G/WIMAX ajung pe piata, o dezvoltare in paralel Wimax/LTE este practic imposibila datorita bugetul actual.

In concluzie –este absolut necesar sa facem saltul de la tehnologia 3G care era motorul de comunicatii principal pentru produsele Biogrid la 4G in ambele forme LTE si Wimax.

Doar acest salt ne va pastra nivelul minimal de competitivitate in perioada post implementare cand vor trebui valorificate rezultatele proiectului. Pentru asigurarea unui culoar favorabil de dezvoltare a productiei si mai ales a comercializarii produselor Biogrid este important sa ne putem dezvolta la inceput intr-o nisa de piata care sa ne asigure feedback-ul necesar finisarii produselor si un nivel acceptabil de comenzi. In conditiile in care acesta piata este restransa, investitiile marilor corporatii sunt nerentabile, si, in principiu, vom fi protejati de presiunea comerciala a acestora pentru o perioada limitata de timp.

Integrarea in acest proiect a facilitatiilor WIMAX va permite un nou tip de relatii intre modulele de senzori, unitatea centrala de agregare si unitatea de arhivare si interpretare a sistemului. Daca la LTE era extrem de costisitor sa acordam un ip public unui terminal LTE pentru Wimax, acest lucru este nativ. In aceste conditii este posibil sa gandim o abordare bilaterala a comunicatiilor care in versiunea 3G era practic doar la initiativa sistemului local. In cazul Wimax se pot initia cereri de date de catre sistemul de control si arhivare ( de exemplu statusul medical sau a resurselor energetice disponibile) chiar daca reteau locala nu a initiat legaturi cu unitatea centrala de arhivare si control.

Pentru ca din punct de vedere tehnologic dezvoltarea unui sistem de acest tip implica multe probleme de arhitectura si de securitate a datelor si mai ales de intelegere a tuturor aspectelor pe care le implica integrarea WIMAX am folosit intensiv permisiunea de a acces in NOC-ul Wimax pentru a discuta cu cele mai avizate persoane despre comportamentul sistemelor automate, posibilitati de control de la distanta si de initierea conexiunii, timp de raspuns, intarzierea tipica a pachetelor de date in viata reala.

Flexibilitatea mai buna a serviciilor WIMAX vs LTE va permite personalizarea produselor Biogrid si in privinta modului cum vor functiona modulele in cadrul gridului din jurul subiectului.





Restructurarea obiectivelor stiintifice si tehnologice a BIOGRID in acord cu noile tendinte

Recalibrarea obiectivelor prin cresterea nivelului de miniaturizare si trecerea produselor finale din zona „consumer” in zona utilizatorilor profesionisti este absolut necesara in conditiile in care piata consumatorilor de masa si de fitness – utilizatori ocazionali a fost invadata de Samsung, LG, Motorola, Sony iar in curand urmeaza si Apple.

Pentru ca majoritatea producatorilor de asemenea echipamente au dorit sa fie prezenti pe piata cat mai repede, produsele lor exceleaza la design si la marketing, dar nu ofera nici o informatie despre precizia sistemelor de masura a parametrilor biologici sau despre nivelul erorilor de masurare sau despre incertitudinea de masurare a biosenzorilor.

In aceste conditii ramane o nisa de piata –la granita dintre domeniul medical si cel al consumatorilor casnici –unde utilizatorii profesionisti care doresc sa utilizeze echipamente cu un nivel de precizie cunoscut si asumat dar care nu au nevoie de echipamente cu autorizatie expresa de aparat medical.

Compania noastra isi propune sa inceapa implementarea standardului ISO 13485 care se refera la productia de echipamente medicale dar acesta dureaza intre 2-5 ani si poate incepe doar dupa ce este produs prototipul, adica in faza finala a proiectului nostru. In aceste conditii viitoarele dispozitive se vor adresa in principal utilizatorilor profesionisti ( agentii guvernamentale, armata, fizioterapeuti, sportivilor de performanta) care au nevoie de certitudini in precizia si relevanta masuratorilor. In aceasta zona , argumentele estetice si nontehnice de vanzare sunt mult mai putin importante decat in piata de larg consum.

Pentru a sublinia determinarea noastra de a deveni un actor important in piata dispozitivelor paramedicale vom inlocui dispozitivul tip ceas care a devenit in ultimul timp o piata aglomerata cu produselor marilor corporatii cu o vesta bionica suport care va contine un set de senzori si electrozi de miostimulare care permita corectarea posturi pentru tineri – o aplicatie foarte solicitata de fizio-terapeuti si medici posturologi din Romania.

In plus, in masura bugetelor de timp si a resurselor materiale care vor fi disponibile pana la finalizarea proiectului dorim sa dezvoltam si un dispozitiv de masurare a ritmului cardiac/SCL montabil pe scaun si care prin intermediul unor senzori sa permita prelevarea informatiilor despre ritm cardiac, respiratie, SCL.

Vesta bionica va permite integrarea datelor de pozitii oferite de un set de senzori de presiune impreuna cu datele venite de la noii senzori distribuiti in vesta care vor oferi in permanenta informatii despre pozitia subiectului (nivel de inclinare, incovoiat, pozitie fata de verticala, diferenta fata de optim). In vesta vor fi integrati de asemenea senzorii de temperatura si umiditate(transpiratie) precum si de ritm cardiac si respiratie.

Elementul de noutate va fi insa stimularea electro musculara specifica pentru a corecta pozitia subiectului in functie datele furnizate de senzori si de matricea decizionala a programului de lucru incarcat in memoria microcontrolerului. Corectarea imediata si automata a pozitiei va asigura scaderea perioadei de tratament ambulatoriu si cresterea satisfactiei subiectilor.

In plus sistemul va permite sesizarea fenomenului de cadere in urma unui atac cardiac sau de natura accidentala si va permite localizarea rapida in interior a persoanei care are nevoie de ajutor.

In aceste conditii produsele BIOGRID sunt urmatoarele:


  • Modul comunicatii baza multi standard -modul indoor

  • Modul EEG purtabil –optional cu senzor PPG la lobul urechi.

  • Modul SCL purtabil – optional un submodul integrabil in vesta.

  • Modul purtabil central- VESTA (poate include mai multe module de biosenzori si o unitate de comunicatii) in versiunea standard include submodulul cardio, submodulul de postura, senzori termici, senzori de volum respiratie sau electrostimulare, senzori de cadere.

  • Modul ECG si optional nivel de SpO2 (optoelectronic) integrate

  • Modul ECG stationar (scaun cu biosenzori discreti)

  • Modul software pt. android (analiza si arhiva locala)

  • Modul software pt. arhivare si analiza la distanta – SO win7

Specificatii tehnice generale

Proiectarea intregului sistem sub cerintele ISO 13485 va permite integrarea partiala sau totala a solutiei in functie de evolutia ulterioara a pietei daca Biogrid se va deplasa de la zona profesionala catre utilizare medicala.

Introducerea intre obiectivele generale ale proiectului a obtinerii certificatului ISO13485 pentru Biogrid este insa inapropriata in conditiile in care implementarea procesului dureaza peste 4-5 ani, adica cu mult mai mult decat dureaza proiectul.



Specificatii generale primare:

  • Procesarea datelor si conducerea proceselor interne pentru modulele purtabile este asigurata de familia de microcontrollere MSP430-seria (FRAM) feromagnetic ultralow power

  • Comunicatia intermodule si la distanta este criptata minim 56biti.

  • Autentificarea fiecarui modul se face exclusiv in 2 pasi

  • Datele medicale vor fi arhivate in conformitate cu  dispozitiile 93/42/EEC, 90/385/EEC and 98/79/EEC

  • Toate modulele vor fi alimentate electric din surse independente si respecta normele de electro-securitate

  • Fiecare modul va beneficia de un sistem de identificare – tip MAC si in plus va avea atasat un submodul RFID ca va oferi datele de identificare propriii precum si date despre operatiuni de reparatii sau update de software efectuate asupra modulului. Datele secundare ( RMA, update, operator service) vor putea fi inscrise in RFID doar cu ajutorul unui programator special.

  • Folosirea in reteaua primara a Zigbee/ZZT este obligatorie pentru aplicatiile Biogrid care sunt instalate la nivel de cladire sau complex de cladirii

  • Bluetooth se foloseste pentru aplicatii care functioneaza in sistem singular sau in regim de utilizator final (aplicatia se finalizeaza pe smartphone-ul utilizatorului).

  • Autonomia minimala pentru modulele purtabile este de minim 12 ore

  • Toate modulele vor fi in masura sa repecte norma IP48 sau mai buna


Yüklə 36,45 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2022
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə