MuSe

Responsabile:
PRIN (Progetti di Rilevante Interesse Nazionale)
Ruolo DEIB: Coordinatore
Data inizio: 04/02/2025
Durata: 24 mesi
Sommario
Il progetto MuSe (Multi-Sensor wearable device for telemedicine) propone un approccio innovativo al monitoraggio continuo e a distanza dello stato di salute di pazienti, in particolare anziani.
La telemedicina rappresenta un'opportunità unica e una sfida pervasiva per supportare l'invecchiamento attivo. Tra le opportunità offerte dalle nuove tecnologie e dalla ricerca interdisciplinare, i dispositivi indossabili rappresentano uno strumento unico per la telemedicina grazie alla loro capacità intrinseca di combinare un feedback accurato sullo stato di salute di una persona con facilità d'uso e comfort. Sebbene diversi dispositivi indossabili siano già stati proposti nell'ultimo decennio, ancora pochi di essi sono stati progettati specificamente per gli anziani come utenti finali.
In tale contesto, MuSe affronta la progettazione e la realizzazione di un dispositivo indossabile autonomo per il monitoraggio dell'idratazione e dello stato di salute degli anziani, sfruttando un approccio multisensoriale. In particolare, saranno combinati elettrodi per l'analisi di bioimpedenza, sensori per il monitoraggio dell'idratazione cutanea e sensori elettrochimici per ioni e metaboliti. In questo modo, tutti questi elementi potranno essere miniaturizzati e facilmente integrati in un unico dispositivo indossabile (per esempio, un braccialetto o un cerotto). La progettazione del dispositivo si concentrerà principalmente su portabilità, facilità d'uso, accuratezza di misurazione, robustezza e flessibilità.
La proposta di questo progetto è di definire delle innovative architetture di Synchronized Measurement Units, che possano rappresentare lo stato della rete con la massima compressione possibile (i sincrofasori) ma anche la massima granularità, dipendentemente dalle condizioni operative specifiche; in altre parole, combinando le Phasor Measurement Units classiche con le più recenti Waveform Measurement Units, le quali però sono soggette ad un enorme flusso di dati.
Il progetto sfrutterà un approccio basato su elettrodi stampati, interfacciati con un front-end portatile multicanale. In particolare, sarà utilizzata la spettroscopia di impedenza per quantificare l'idratazione cutanea, la composizione corporea, e per convalidare il volume del campione di sudore. Verrà eseguita la caratterizzazione di laboratorio di ciascun sensore per valutarne le caratteristiche metrologiche. Successivamente, sarà progettato un front-end portatile, integrando l'elettronica per l'elaborazione del segnale e la trasmissione wireless dei dati. Saranno quindi eseguiti test in vivo, sfruttando il campionamento di sudore indotto dall'esercizio fisico e naturale.
Tutti i risultati ottenuti saranno confrontati con quelli raccolti utilizzando strumentazione certificata. L'obiettivo finale è di ottenere un prototipo di dispositivo stand-alone a basso consumo in grado di inviare, in tempo reale, i dati registrati su una piattaforma cloud remota in grado di fornire allarmi di allerta in caso di situazioni critiche dovute al superamento delle soglie definite per gli analiti obiettivo.
La telemedicina rappresenta un'opportunità unica e una sfida pervasiva per supportare l'invecchiamento attivo. Tra le opportunità offerte dalle nuove tecnologie e dalla ricerca interdisciplinare, i dispositivi indossabili rappresentano uno strumento unico per la telemedicina grazie alla loro capacità intrinseca di combinare un feedback accurato sullo stato di salute di una persona con facilità d'uso e comfort. Sebbene diversi dispositivi indossabili siano già stati proposti nell'ultimo decennio, ancora pochi di essi sono stati progettati specificamente per gli anziani come utenti finali.
In tale contesto, MuSe affronta la progettazione e la realizzazione di un dispositivo indossabile autonomo per il monitoraggio dell'idratazione e dello stato di salute degli anziani, sfruttando un approccio multisensoriale. In particolare, saranno combinati elettrodi per l'analisi di bioimpedenza, sensori per il monitoraggio dell'idratazione cutanea e sensori elettrochimici per ioni e metaboliti. In questo modo, tutti questi elementi potranno essere miniaturizzati e facilmente integrati in un unico dispositivo indossabile (per esempio, un braccialetto o un cerotto). La progettazione del dispositivo si concentrerà principalmente su portabilità, facilità d'uso, accuratezza di misurazione, robustezza e flessibilità.
La proposta di questo progetto è di definire delle innovative architetture di Synchronized Measurement Units, che possano rappresentare lo stato della rete con la massima compressione possibile (i sincrofasori) ma anche la massima granularità, dipendentemente dalle condizioni operative specifiche; in altre parole, combinando le Phasor Measurement Units classiche con le più recenti Waveform Measurement Units, le quali però sono soggette ad un enorme flusso di dati.
Il progetto sfrutterà un approccio basato su elettrodi stampati, interfacciati con un front-end portatile multicanale. In particolare, sarà utilizzata la spettroscopia di impedenza per quantificare l'idratazione cutanea, la composizione corporea, e per convalidare il volume del campione di sudore. Verrà eseguita la caratterizzazione di laboratorio di ciascun sensore per valutarne le caratteristiche metrologiche. Successivamente, sarà progettato un front-end portatile, integrando l'elettronica per l'elaborazione del segnale e la trasmissione wireless dei dati. Saranno quindi eseguiti test in vivo, sfruttando il campionamento di sudore indotto dall'esercizio fisico e naturale.
Tutti i risultati ottenuti saranno confrontati con quelli raccolti utilizzando strumentazione certificata. L'obiettivo finale è di ottenere un prototipo di dispositivo stand-alone a basso consumo in grado di inviare, in tempo reale, i dati registrati su una piattaforma cloud remota in grado di fornire allarmi di allerta in caso di situazioni critiche dovute al superamento delle soglie definite per gli analiti obiettivo.