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Los wearables de malla fusionan microsensores y LoRa Smarts


A medida que proliferan los dispositivos portátiles de atención médica para diversas afecciones y situaciones médicas, los pacientes inevitablemente quieren que su tecnología portátil sea lo más discreta y libre de preocupaciones posible. Como ejemplo, consideremos un nuevo monitor de salud de malla portátil que elimina la arquitectura de “caja y correa” que sigue siendo el estándar de facto de diseño comercial de la industria. Esta tecnología, desarrollada por investigadores de la Universidad de Arizona, presenta transmisión y recepción de datos de bajo consumo y largo alcance, así como carga de energía inalámbrica. Como resultado de su portabilidad, el dispositivo parece ser una opción convincente para el monitoreo remoto de la salud en áreas aisladas. Philipp Gutruf, quien dirigió la investigación, dice que su equipo está trabajando para abordar la necesidad de monitores de salud de grado clínico que estén fabricados “Accesible en todo tipo de áreas del mundo. [while] conservando la naturaleza imperceptible del dispositivo”. Gutruf es profesor asistente de ingeniería biomédica en la universidad. “No hay una gran isla rígida en este dispositivo. Todos los componentes electrónicos están distribuidos en esta malla”.—Philipp Gutruf, Universidad de Arizona El dispositivo mide la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal utilizando una malla de poliuretano termoplástico en forma de celosía que se ajusta a la forma. El equipo lo imprimió en 3D, pero Gutruf dice que también se pueden utilizar otros métodos de fabricación. También forman parte del kit una batería liviana, una antena dúplex que permite tanto la transmisión de datos como la carga inalámbrica de energía, y sensores, ninguno de más de 6 milímetros de diámetro. El dispositivo, de unos 15 centímetros de largo, se coloca alrededor del antebrazo del usuario. Gutruf lo compara con usar un calcetín con la punta cortada, excepto que la malla es extremadamente liviana y cómoda hasta el punto de casi olvidarse. Lo llama «biosimbiótico». El diseño aumenta la portabilidad del dispositivo, dice su principal defensor. «No hay una gran isla rígida en este dispositivo», afirma Gutruf. «Toda la electrónica está distribuida en esta malla». Tampoco depende de adhesivos, afirma, sino que se adapta al cuerpo del usuario. «Eso nos permite ir mucho más allá de los tres o cuatro días que puede durar un parche», añade Gutruf. Además, la nueva tecnología permite controlar el flujo sanguíneo y el volumen sanguíneo mediante una técnica llamada fotopletismografía (PPG). Los sensores PPG tradicionales, dice Gutruf, tienen una pequeña masa que mide la aceleración. Esta tecnología, por el contrario, utiliza su perfil que se adapta al cuerpo para eliminar lo que él llama el tradicional «ladrillo» atado a un sensor PPG. El sensor del dispositivo, dice, “está en un pequeño nodo incrustado en la malla que se adapta muy bien a tu piel. Así que podemos eliminar algunos de los requisitos de filtrado, sobremuestreo, procesamiento adicional del acelerómetro, etc. porque, para empezar, tenemos una señal muy buena”. Mejor LoRa con LoRaWAN Además de los factores de comodidad, dice Gutruf, el diseño de malla logra una mejor eficiencia operativa que un dispositivo portátil comercial típico. Para mejorar la transmisión a través de paquetes pequeños, el dispositivo realiza cálculos integrados de los datos sin procesar del sensor. Y utiliza el protocolo de comunicaciones de largo alcance (LoRa), que los investigadores demostraron a 24 kilómetros de punto a punto en una zona montañosa aislada. «LoRa tiene la mejor comunidad que ya existe», dice. “Sí, existen otras tecnologías. Pero considerando las redes ya existentes en las regiones para las que fabricamos este dispositivo, elegir LoRa fue una obviedad”. LoRa es una de las tecnologías fundamentales en las implementaciones de Internet de las cosas (IoT). Diseñada originalmente en 2009, la tecnología de modulación se basa en un estándar de pulso chirriado de banda ancha (espectro ensanchado chirrido) que sobresale en la transmisión de pequeños paquetes de datos (hasta un máximo teórico de 256 bytes, aunque eso varía según la región y la aplicación) a larga distancia. rango usando poca energía. LoRaWAN, el protocolo de control de acceso a medios (MAC) que se encuentra sobre la capa física de LoRa, fue desarrollado y mantenido por LoRa Alliance a partir de 2015. El Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) publicó RFC 9011, el estándar que especifica el uso de protocolos de Internet. con LoRaWAN, en 2021. LoRaWAN ya está bien establecida en el sector sanitario. Tektelic, con sede en Calgary, Canadá, ofrece un dispositivo de monitoreo remoto llamado eDOCTOR, que se coloca alrededor del pecho y monitorea la temperatura, la respiración, la frecuencia cardíaca, la posición del cuerpo y la expansión del pecho. Christian Ulrik, vicepresidente de ventas y desarrollo comercial de Tektelic, afirma que el dispositivo es ideal para controlar a los pacientes que han sido dados de alta recientemente del hospital. Estadísticas recientes del gobierno de EE. UU. muestran que el 13,9 por ciento de todos los pacientes dados de alta de un hospital entre 2016 y 2020 fueron readmitidos dentro de los 30 días. Estas tecnologías LoRaWAN, además de una variedad de otras, dice Gutruf, brindan esperanza a aquellos que el sistema de salud global no habría podido de otro modo. tratar adecuadamente. “Cuantas más tecnologías pongamos a disposición, más obvio se volverá para la comunidad médica, y más fácil le resultará hacer esto”, dice. «Cuanto más rápido aceptemos esto, mejor podremos servir a quienes normalmente tendrían problemas para obtener atención médica de calidad». De los artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web

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Los sensores IoT del profesor del MIT hacen que las carreteras sean más seguras

En 2005, antes de que los teléfonos inteligentes estuvieran disponibles de forma generalizada, el profesor del MIT Hari Balakrishnan estaba tan harto de los retrasos en los desplazamientos en Boston que construyó un sistema móvil para monitorear las condiciones de las carreteras. ​Hari Balakrishnan Empleador Título del MIT Profesor Miembro grado Miembro Instituto Indio de Tecnología de Alma Maters, Madrás y la Universidad de California, Berkeley Él y su equipo de investigación en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT desarrollaron CarTel, abreviatura de telemática para automóviles. Utilizando procesamiento de señales y aprendizaje automático, su dispositivo de detección para vehículos pudo inferir la presencia de baches y otros impedimentos a partir de cambios en el flujo de tráfico, que midió con GPS y un acelerómetro. Su investigación ganó varios premios y el sistema fue cubierto por The Boston Globe. En 2010, Balakrishnan y dos cofundadores comercializaron CarTel con el lanzamiento de Cambridge Mobile Telematics. Hoy en día, la empresa de Massachusetts es el mayor proveedor de servicios telemáticos del mundo. Las compañías de seguros, los fabricantes de automóviles, los servicios de viajes compartidos y las agencias públicas utilizan los datos de la CMT para evaluar el comportamiento del conductor, fomentar una conducción más segura, enviar asistencia en la carretera y más. Balakrishnan, miembro del IEEE, es el ganador del Premio Marconi de este año por sus «descubrimientos fundamentales en detección móvil, redes y sistemas distribuidos». El premio, otorgado por la Sociedad Marconi, se considera el máximo honor en comunicaciones. “Sobre el papel, este premio me honra, pero en realidad es un reconocimiento a mis más de 30 doctorados. estudiantes, posdoctorados, colaboradores y el equipo de CMT que han trabajado increíblemente duro de manera creativa para tomar ideas de investigación y lograr que realmente impacten al mundo”, dice. «Honra el campo de la detección móvil y los sistemas en red». Hari Balakrishnan habla con la Sociedad Marconi sobre los aspectos más destacados de su carrera y sus pensamientos al recibir el premio. Sociedad MarconiUsar datos para hacer que la conducción sea más segura A Balakrishnan se le ocurrió la idea de CarTel mientras hablaba con su colega profesor del MIT Samuel Madden, director de Sistemas de Datos de la universidad. y AI Lab y experto en gestión de datos y computación de sensores. «Le dije que deberíamos iniciar un proyecto de investigación que tomara sensores que ambos conocíamos mucho, los conectara a los automóviles, midiera lo que estaba sucediendo y luego tratara de comprender los datos», recuerda Balakrishnan. «Esto fue antes de los iPhone, los Android y Google Maps». Más tarde fundaron CMT, con Madden como su científico jefe. «CarTel fue uno de los primeros proyectos de detección móvil», afirma Balakrishnan. “Demostramos que podía funcionar a escala. «Estaba tratando de descubrir cómo comercializarlo utilizando la noción de detección móvil para el bien social». En 2009 llegó la ayuda de William V. Powers, un experimentado ejecutivo de ventas que se convirtió en socio comercial de Balakrishnan. También es cofundador de CMT y director ejecutivo de la empresa. Balakrishnan dice que aunque la startup tenía la tecnología, no tenía un modelo de negocio. Después de leer artículos sobre cómo las compañías de seguros utilizaban hardware costoso para medir la conducción de las personas para fijar precios de primas y descubrir reclamos fraudulentos, encontraron su modelo. «Nuestra misión es hacer que las carreteras y los conductores del mundo sean más seguros». “Se me ocurrió que, en principio, habíamos mostrado cómo hacer eso con teléfonos de consumo y un Internet de las cosas económico. [IoT] Dispositivos que se podrían poner en un coche sin instaladores profesionales”, afirma. Ese primer sistema evolucionó hasta convertirse en DriveWell, una plataforma impulsada por inteligencia artificial que recopila datos de monitores, incluidos acelerómetros, giroscopios y sensores de posición en teléfonos inteligentes, cámaras para tablero y dispositivos de IoT como DriveWell Tag. La plataforma combina la información con datos contextuales para crear una imagen de cómo los conductores conducen sus vehículos, midiendo factores como frenadas bruscas, exceso de velocidad y distracciones telefónicas, dice Balakrishnan. «Nuestra misión es hacer que las carreteras y los conductores del mundo sean más seguros», afirma. DriveWell ha brindado servicios a más de 30 millones de vehículos hasta la fecha. Las compañías de seguros, incluidas Admiral, Discovery, HUK-Coburg, MS&AD y USAA, utilizan los programas de CMT para ofrecer descuentos a los mejores conductores. CMT se asoció recientemente con Hyundai para ofrecer a sus clientes servicios de reparación y asistencia en carretera en tiempo real. También existen aplicaciones móviles DriveWell, FuelStar y Openroad para conductores que desean recibir comentarios sobre su forma de conducir. El primer sistema de localización en interiores Balakrishnan ha creado otros sistemas que utilizan sensores con fines prácticos. Entre 1999 y 2004, supervisó el desarrollo del sistema de localización en interiores de Cricket. Combinaba tecnologías de radiofrecuencia y ultrasonido. Las balizas montadas en paredes y techos publican información en un canal de RF, que envía una señal chirriante. A continuación, la baliza emite un pulso ultrasónico correspondiente. Los receptores conectados a dispositivos móviles escuchan las señales de RF y el pulso ultrasónico. Cricket utiliza las diferentes velocidades del sonido y de RF para calcular la distancia entre el receptor y la baliza. El sistema proporcionó identificadores espaciales, coordenadas de posición y orientación. Cricket proporcionó alcance de distancia y precisión de posicionamiento de entre 3 y 5 centímetros. Se utilizó en áreas donde el GPS no funcionaba bien, como hospitales, edificios de oficinas y centros de investigación. «El GPS sólo funciona en exteriores», dice Balakrishnan. “Incluso hoy en día no se pueden recibir señales de GPS en el interior. Cuando tus aplicaciones te muestran la ubicación interna, están utilizando otras tecnologías”. El equipo de investigación abrió el hardware y el software y se construyeron e implementaron más de 1 millón de unidades. “Este enfoque no se adaptó a todos los dispositivos del mundo”, afirma Balakrishnan, “porque no es práctico agregar hardware ultrasónico a todos los dispositivos. Sin embargo, con los teléfonos inteligentes modernos capaces de enviar y recibir señales ultrasónicas en sus parlantes y micrófonos, el enfoque desarrollado en Cricket podría resultar útil en el futuro. De hecho, algunas propuestas recientes para el rastreo de contactos de COVID-19 han utilizado este enfoque”. Vint Cerf, ganador de la Medalla de Honor del IEEE de este año, felicita al ganador del Premio Marconi, Hari Balakrishnan, en la Gala de los Premios Marconi, celebrada el 27 de octubre en Washington, DC. Sociedad MarconiUn amor por la investigación y el mundo académico Balakrishnan obtuvo una licenciatura en informática en 1993 del Instituto Indio de Tecnología, Madrás. Escogió este campo, dice, porque pensó que le permitiría hacer un uso práctico de las matemáticas. «No sabía nada sobre informática», dice. “Nunca antes había programado una computadora. Pero sabía que estaba interesado en cosas de naturaleza matemática y disfrutaba mucho tanto las matemáticas como la física. Después de aproximadamente un año y medio, sentí que entendía de qué se trataba el campo. Cuando terminé mi carrera universitaria, me encantó”. Mientras realizaba un doctorado. Después de graduarse en ciencias de la computación en la Universidad de California, Berkeley, se apasionó por realizar investigaciones, dice. Lo disfrutó tanto, dice, que quiso hacer de ello una carrera. También es conocido por sus primeras investigaciones sobre cómo mejorar las redes inalámbricas, que se pueden encontrar en la Biblioteca Digital IEEE Xplore y que ganaron el Premio de Tesis Doctoral de la Asociación de Maquinaria de Computación en 1998. En el último año de su doctorado, en 1998, decidió seguir una carrera académica. Se entrevistó para un puesto docente en el MIT y supo de inmediato que era allí donde quería trabajar, dice. La universidad lo contrató ese año y ha trabajado allí desde entonces. «Sentí que este era el lugar donde la gente estaba en la misma onda que yo», dice. «Siempre es bueno ir a un lugar donde la gente aprecia lo que haces». A pesar de su éxito empresarial, Balakrishnan sigue enseñando. «Realmente disfruto trabajar con estudiantes y me encanta la investigación», dice. «Disfruto enseñando a los estudiantes y, francamente, ellos me enseñan tanto como yo a ellos». La comunidad IEEE Balakrishnan dice que inicialmente se unió al IEEE como estudiante para obtener tarifas con descuento para membresías e inscripciones a conferencias. Pero después de comenzar a trabajar, se dio cuenta de que es importante ser parte de una “comunidad profesional que tiene personas con ideas afines que se preocupan por los campos que a mí me interesan”, dice. «IEEE ha beneficiado mi carrera porque he estado en conferencias y eventos donde he hecho conexiones profesionales que durarán toda la vida». También es miembro de la Academia Nacional de Ingeniería de Estados Unidos y de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias. IEEE lo reconoció en 2021 con su Premio Koji Kobayashi de Computación y Comunicaciones por “amplias contribuciones a las redes de computadoras y los sistemas móviles e inalámbricos”. Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web

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