揭开人类健康的神秘面纱:耳塞技术的隐藏潜力
发表于 2023-07-05 18:39:39

骁龙及高通品牌产品均属于Qualcomm Technologies公司和/或其子公司产品。

耳塞能够提供多少有关您自身健康的信息?那是相当多。

MindMics公司开发的耳塞技术可以测量耳道附近的动脉、液体、骨骼和肌肉所产生的低频振动。MindMics公司的产品利用由高通QCC5141片上系统高通QCC5171平台驱动的耳塞传感器,可以深入了解心脏健康、功能和压力恢复状况。

从监测黑洞到监测健康

MindMics公司的创始人安娜·巴纳卡(Anna Barnacka)博士经常使用各种精密仪器对黑洞进行监测。她意识到,同其自身的生命体征测量相比,她可以更加准确地对外层空间内的各种现象进行测量。这位创始人发现,用于监测健康状况的消费类可穿戴设备要么过于笨重、不实用,要么依赖于不精确的技术,比如光容积脉搏描记仪(简称PPG),这种技术可以采用光学方式检测血容量的变化。

巴纳卡开始研究可穿戴式数字健康技术,这种技术在设计、精度和测量粒度等方面均超越了一般的消费类可穿戴设备。她并没有从光学数据中提取心血管测量数据,而是专注于次声血流描记术(简称IH),以测量重要器官产生的低频振动。她想出了一种使用入耳式耳机、或耳塞捕捉振动,然后将振动绘制成声波波形的方法。

在这种方法的基础上,产生了一种入耳式次声血流描记术和一个技术平台,该平台使用嵌入耳塞的传感器对健康状况进行持续、准确地监控。

将技术整合到次声血流描记术中

与一般的无线耳机一样,MindMics内置IH技术的入耳式耳机可以播放音频;重要的差别在于这种内置IH技术可以同时收集IH信号。在每个耳机中都含有一个麦克风,可以测量与心音和血管血流动力相关的耳内声压波动情况。IH信号在人类听力范围(20赫兹到20千赫)以下被捕获,确保信号和穿过耳机扬声器的任何音频之间的干扰最小。

在下文所显示的无线设计中,该系统由一个耳塞和一个控制器组成,可以通过低功耗蓝牙(简称BLE)与智能手机等移动设备进行通信。

每个耳塞均含有一个麦克风,该麦克风也可以灵敏地检测未使用发射器发送信号的次声(d);因此,在运行传感器时,只需要最少量的额外电力。

该系统获取连续的IH数据流,并通过低功耗蓝牙设备将其从芯片组转发到移动设备上。移动设备上的软件将原始数据格式化,并使用安全通信协议(消息队列遥测传输,简称MQTT)将该其发送到云端。在云端,所存储和处理的数量远远超过了设备上可以使用的数据。但是,心率等某些计算也可以根据合作伙伴的需要在设备上执行。

MindMics技术与QCC5141和QCC5171处理器兼容,该类处理器选择与适用其无线设计的芯片组一起工作(如下文所示),因为它们是高端的单芯片解决方案,并针对真正的无线耳塞和耳机进行了优化。这两种芯片组都具有高效节能的特点,电池使用寿命长,并提供自适应主动降噪功能,从而提高了在噪声环境下的音频质量。

尤其重要的是,QCC5171 SoC满足了MindMics公司的需求,因为这种片上系统可以在最小的延迟情况下处理大量的数据信息,从而可以确保进行实时音频处理。这种片上系统还具有可编程数字信号处理器,为音频处理提供了更多的定制性和灵活性。

除了其突破性的技术外,MindMics公司还提供了可用于研究开发(研发)项目和临床研究次声波实验室。这种先进的实验室提供了一个理想的环境,可以探索次声血流描记术(IH)在各个领域的潜在应用,包括健康监测和诊断。

MindMics公司的次声波实验室配备了各种先进的传感器、数据分析工具和专业技术,可以对重要器官产生的低频振动进行全面研究。研究人员和合作伙伴可以利用该设施进一步研究入耳式IH技术的功能,开发创新解决方案,并验证其在不同临床情况下的准确性和有效性。

通过与MindMics公司进行合作并利用其次声波实验室,各个组织机构可以加快其研究工作,并获得心血管健康、功能优化、压力恢复等方面的宝贵见解。无论是探索新的用例、改进算法,还是进行临床试验,MindMics公司的次声波实验室都为尖端的研发和循证研究提供了可靠和可控的环境。

特性

MindMics inside

云端MindMics inside

产品

固件与数据库

具有白标程序的应用程序接口云端

配有固件的传感器

心率技术

次声波(低于20赫兹)

次声波(低于20赫兹)

脉动心电图绿灯

测量

血管系统非有创中心部分

血管系统非有创中心部分

表面水平的血流

传感器

反馈麦克风 – 利用现有传感器

MindMics Inside

主动:额外传感器,具有大足迹

与肤色无关

电池装置使用

无线协议

蓝牙

安全协议

蓝牙或ANT+

数据可用性

抽查

实时

抽查

心律

心率采样

心跳连续

心率采样

心率可变性

与心电图相比准确度99%

与心电图相比准确度99%

波动

生理状态指示板

数字式,配有平静/警报指示板

临床验证

抽查(1到2次导联心电图)

黄金标准(12次导联心电图)

抽查(1到2次导联心电图)

生物反馈

有限

有限

参考设计

歌尔声学公司

MindMics的白标程序 + 应用程序接口

各种

平台

高通:能够扩展至其他平台

Iphone ios操作系统及安卓程序

各种

消费类可穿戴设备的临床准确性

当然,消费者希望能够观察到心率、心跳间隔和心率变异性等指标情况。MindMics公司的技术可以提供该类信息,因此用户就可以采取行动降低压力水平,并改善其整体健康状况。

但是,这项技术远不止为消费者提供方便的可穿戴健康监测设备 – 还可以确保先进医疗设备所具有的准确度。

MindMics公司正在致力于寻找具有临床严格性的发展途径,以确保其技术的有用性和准确性。该公司提供的证据表明,在消费类可穿戴设备中使用IH,可以有效地监控详细的心脏功能,包括可以识别心房颤动和主动脉狭窄等复杂疾病。事实上,研究表明,MindMics可以测量心跳间隔时间,其准确性相当于心电图(ECG)– 即临床黄金标准。

在这种准确性的基础上,最终可以实现技术可靠、并由消费者测量的各种生命体征,例如心率和变异性,而且可以方便地戴上耳塞。

心血管监测的新途径

事实上,在捕获IH信号时,扬声器音频的干扰最小,因此可以考虑采用有关物理声学调谐的新方法。目前的可穿戴设备可以在延迟的基础上显示心率和心率变异性平均值。该类数字并非实时数据。虽然平均值具有一定的启发性,但并不能说明全部情况。MindMics公司的云端覆盖不仅可以实时显示这类数据,还创建了一个仪表盘,以说明用户所处的生理状态。通过仪表盘可以告诉用户,他们处于最适合恢复的平静状态的时间,睡觉时间,警报状态(战斗或逃跑),最适合锻炼的时间,具有高生理要求的短暂任务期间(例如:演讲,重要并且压力较大的会议),以及其他可能让我们的身体处于警觉状态的情况。该系统通过整合了实时生物反馈的呼吸练习训练用户从压力中获得恢复。

创造MindMics技术的目的是寻找一种管理压力的方法。自从该公司确定耳塞可以检测心跳以来,心血管监测的产品开发和临床研究的新途径已经开辟了领域。MindMics公司很高兴能与合作伙伴合作,将其监测功能扩展到健康的其他方面,例如运动和睡眠。

高通品牌产品均属于Qualcomm Technologies公司和/或其子公司产品。

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