Στόχος μας είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος παρακολούθησης βρεφών πολύ μικρής ηλικίας (έως ενός έτους), το οποίο θα περιλαμβάνει τρία διακριτά υποσυστήματα ικανά για α) την καταγραφή μη επεμβατικών σημάτων από το βρεφικό κρεβάτι, β) την αναγνώριση δυνητικά παθολογικών καταστάσεων, και γ) την ειδοποίηση των γονέων/ιατρού σε περιπτώσεις που χρήζουν προσοχής και, ίσως, ιατρικής παρέμβασης. Η προσοχή μας εστιάζεται σε βρέφη, μιας και σε αυτήν την ευαίσθητη ηλικία, οι πιθανώς άπειροι γονείς δεν μπορούν εύκολα να αναγνωρίσουν και να αξιολογήσουν ενδεικτικά σημάδια παθολογίας είτε πιθανώς να μην τα παρατηρούν επειδή συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της νύχτας. Καταστάσεις όπως ο εμετός, το σύνδρομο αιφνίδιου θανάτου, οι διαταραχές της αναπνοής/άπνοιες, οι καρδιακές αρρυθμίες αλλά και κάποιες κατηγορίες επιληπτικών κρίσεων, αν εκδηλωθούν κατά τη διάρκεια του ύπνου μπορούν υπό προϋποθέσεις ακόμα και να απειλήσουν τη ζωή του βρέφους, αν δεν ανιχνευτούν εγκαίρως. Για το λόγο αυτό προτείνουμε τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου συστήματος ανίχνευσης/αναγνώρισης πιθανών παθολογικών καταστάσεων σε βρέφη, μέσω ενός ‘έξυπνου’ στρώματος κρεβατιού και μιας κάμερας, κατάλληλα προσαρμοσμένης στην βρεφική κούνια, προκειμένου να ενημερώνονται οι γονείς και να διευκολύνονται οι γιατροί στην αναγνώριση συγκεκριμένων παθολογιών. Θα χρησιμοποιηθεί φορητή κάμερα υψηλής ανάλυσης για την καταγραφή video, μικρόφωνο υψηλής ευαισθησίας για την καταγραφή της αναπνοής, αισθητήρες υγρασίας, αισθητήρας θερμοκρασίας υπερύθρων και καταγραφή βαλλιστοκαρδιογραφήματος, για την αξιολόγηση του καρδιακού ρυθμού μέσω αισθητήρων πίεσης στο ανώστρωμα του κρεβατιού. Όλα τα βιοσήματα θα καταγράφονται διαρκώς και θα αποστέλλονται για ανάλυση σε κατάλληλη υπολογιστική μονάδα πολύ μικρού μεγέθους, η οποία θα πραγματοποιεί την αναγνώριση παθολογικών ευρημάτων με τη χρήση εξελιγμένων αλγορίθμων μηχανικής μάθησης. Επιπρόσθετα, θα αναπτυχθεί κατάλληλη διεπαφή ενημέρωσης των γονέων, η οποία, ανάλογα με την κρισιμότητα των ευρημάτων, θα ενεργοποιεί το σύστημα ειδοποίησης των γονέων ή/και του ιατρού. Η διεπαφή αυτή θα υλοποιηθεί σε περιβάλλον διαδικτύου, έξυπνου τηλεφώνου και έξυπνου ρολογιού. Τέλος, η παρούσα πρόταση περιλαμβάνει και την ανάπτυξη βάσης καταγραφής δεδομένων για μελλοντική χρήση και αναφορά. Η επιλογή των προτεινόμενων μη-επεμβατικών αισθητήρων εξασφαλίζει την υψηλή ευαισθησία του συστήματος, ενώ διασφαλίζει τον απρόσκοπτο βρεφικό ύπνο. Άλλωστε, η παγκόσμια αγορά συσκευών παρακολούθησης βρεφών τα τελευταία χρόνια συνεχώς μεγαλώνει και προβλέπεται να αυξηθεί περαιτέρω κατά τα επόμενα 4 χρόνια. Η προσθήκη καινοτόμων αλγορίθμων αναγνώρισης και κατηγοριοποίησης διαφόρων παθολογιών σε ένα ‘έξυπνο’ σύστημα παρακολούθησης βρεφών είναι ιδιαιτέρως σημαντική για την εξέλιξη των διαθέσιμων συσκευών του εμπορίου και την προσαρμογή τους στις ανάγκες των γονέων για ασφάλεια των παιδιών τους. Η στρατηγική σύμπραξη των εμπλεκόμενων φορέων, και το χαμηλό εκτιμώμενο κόστος της λύσης διασφαλίζουν την ποιότητα του τελικού συστήματος και την αποτελεσματική εμπορική αξιοποίησή του. Το ΙΤΕ, ως ερευνητικός οργανισμός παγκόσμιου κύρους, σε συνεργασία με το Πολυτεχνείο Κρήτης έχουν την απαραίτητη τεχνογνωσία και πολύχρονη εμπειρία τόσο στην επεξεργασία σήματος/ εικόνας, αλλά και στην ανάπτυξη ολοκληρωμένων βιοϊατρικών προϊόντων και εφαρμογών υποστήριξης αποφάσεων που αποτελούν επιμέρους συστατικά στοιχεία της λύσης. Η Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Κρήτης διαθέτει την απαιτούμενη γνώση για την καθοδήγηση της υλοποίησης και την αξιολόγηση του τελικού προϊόντος. Η εταιρία GNOSIS θα αναλάβει την ανάπτυξη του καινοτόμου λογισμικού αναγνώρισης των πιθανώς παθολογικών καταστάσεων, ενώ η εταιρία CYTECH θα επιφορτιστεί με την ανάπτυξη της ‘έξυπνης’ εφαρμογής ειδοποίησης, καθώς και την προώθηση του προϊόντος.
Our goal is the development of a baby monitoring and alarming system for infants capable of detecting potentially pathological conditions by means of non-invasive signal acquisition from the infant bed (cradle). Our purpose is to warn the parents, if needed, to consult a physician in cases where further attention and, possibly, medical intervention is required. We focus on infants, up to one-year old, considering that parents, most probably inexperienced, find it extremely difficult to recognize and evaluate signs indicative of pathology, or they may not even take notice of them if they occur at night time. Medical conditions, such as vomiting, sudden death syndrome, breathing disorders/apnea, cardiac arrhythmias, even certain types of epileptic seizures, could evolve to life threatening situations, if manifested during sleep and not detected promptly. To this end, this proposal includes the design and implementation of an integrated scalable system for detecting possible pathological conditions for infants, using a ‘smart’ bed mattress and a camera fixed to the infant cradle, without disturbing baby sleep. A high resolution portable camera will be used for video recording, while a high sensitivity microphone will capture breathing sounds. Humidity sensors will be placed on the mattress, while ballistocardiogram (BCG) recording enables heart rate assessment, by means of pressure sensors positioned under the mattress. Long distance infrared temperature sensors will be also part of the product. All processing and multimodal analysis will be performed on a computational unit of very small physical size. Sophisticated machine learning algorithms will be responsible for pathology-specific pattern identification and biomarker extraction. The software to be developed will act as a recommendation and alarming system notifying the parents and/ or the physician, if needed, by means of a notification center hosted in a smartphone and/ or a smartwatch. A dedicated repository will host raw signals for future reference. Technavio's analysts forecast the global baby monitors market to grow at a CAGR of 10.92% during the period 2017-2021. Parents’ need for increased baby safety actually drives the evolution of this market. The proposed product is expected to be a significant addition to the current market, adding clinically meaningful alarming and recommendation capabilities, something that is currently missing from the baby monitor market. The strategic partnership formed, in conjunction with the foreseen low cost of the proposed solution, ensures the high quality and the successful market penetration of the product. FORTH, as a world-class research organization, in cooperation with the Technical University of Crete, have the know-how and the working experience in the field of signal/image analysis and the development of integrated biomedical products including successful decision support applications. The Medical School of the University of Crete, having the required medical knowledge, can guide, in terms of clinical needs, the system implementation, as well as the evaluation of the final product. GNOSIS will undertake the development of the innovative services for the identification of potentially pathological conditions, whereas CYTECH will be responsible for the development of the 'smart' notification application and the overall promotion of the final product.
