研究人员将可穿戴的生物传感器和机器学习结合起来打击阿片类药物危机

研究人员将可穿戴生物传感器与机器学习结合起来，帮助治疗药物滥用。

可穿戴设备在医疗保健行业中发现了越来越多的效用，从阶梯计数器中获取适应性用于预防性医疗保健应用程序的心率监视器。这些低功率、小足迹的设备很难设计，但它们在改善健康和健身应用方面的潜力是毋庸置疑的。

现在，在研究环境中，这些小设备正在寻找一种解决严重问题的方法宣布进入公共卫生紧急状态2017年卫生和人类服务部：药物滥用。

一种不断增长的药物滥用大流行病

疾病控制和预防中心（CDC）报告越来越多的阿片类药物过量相关死亡（在美国）47,600日报告于2007年的18,515次报告死亡。不幸的是，物质使用流行病不仅影响了美国，而且在世界各地的许多国家报道，包括加拿大和法国。

1999年至2017年的统计数据显示了阿片类药物过量死亡的日益增长的趋势。通过CDC Wonder提供的图片通过国家药物滥用研究所。

科学界成员在技术的帮助下努力抗击这一日益严重的流行病。在正在探索的不同技术平台中，可穿戴设备有一种特殊的优势，即能够在日常生活中持续跟踪正在康复的药物滥用障碍患者。这种跟踪将评估治疗依从性，在必要时促进干预，并在需要时提醒门诊服务。

为了追求远程监测的可能性，德克萨斯大学泰勒和马萨诸塞大学的一群研究人员和医生，医学院一直在调查使用可穿戴的生物传感器来监测物质使用障碍患者的治疗依从性。他们的2019年文件标题为“一种基于机器学习的合作非粘附检测方法，使用可穿戴生物传感器在阿片类药物滥用监测期间“详细说明他们的研究。

使用可穿戴生物传感器检测阿片类药物的使用

该研究组利用来自Empatica的E4腕带可穿戴生物传感器，同一家使得这一公司恩布拉斯2手表，用于检测癫痫的可穿戴生物传感器在孩子。

E4手表的图像。一个用户输入按钮可以切换到不同的操作模式。你也可以观察手腕带上的两个电极来测量皮肤电活动。图片由Empatica。

与“拥抱2”手表不同，E4手表尚未获得FDA的批准，而是用于研究目的。E4配备了一整套传感功能，包括心率、皮肤阻抗、温度和运动。

在这项研究中，研究组使用E4的传感器能​​力来收集有活性吸毒者的数据，然后应用机器学习技术，开发用于治疗方案的非依从性的预测因子。

建立以前的研究

这一研究小组的成员多年来一直在这一技术领域工作，因为不幸的是，毒品流行病继续蔓延。他们最早的研究可以追溯到2015年，当时他们使用了Q Sensor (E4可穿戴设备的前身)来监测皮肤电活动、皮肤温度和运动的变化。该小组记录了一名患者的日常活动数据。

Affectiva的Q曲线和Q传感器Pod。图片由麻省理工学院情感计算小组。

Q传感器能够检测所记录的生理信号的变化，并且这些变化是用自我报告的药物使用的实例得到证实。随着人们的想象，逆行地检测药物使用并不特别适合实时监测。

使用机器学习检测阿片类药物的使用

2018年，该组通过测量电台活性，皮肤温度和运动的变化来自动检测ApioID使用的算法。在2018年的研究中，标题为“使用可穿戴生物传感器自动检测阿片类药物摄入量，他们在2015年的论文基础上进行了改进，利用机器学习和模式识别，自动区分不同生理信号的基线读数和物质使用引起的异常读数。

可穿戴生物传感器的可能芯片组

在E4或Q-Sensor可穿戴的特定芯片组上没有许多细节可用。但是，鉴于生物识别监视器的普及，我们可以推测使用任何数量的流行芯片组可用于心率，例如来自德克萨斯乐器的AFE4490或更新MAX3010x系列IC由Maxim Integrated公司开发的心率监测功能在三星Galaxy系列手机。

Maxim Integrated在其发布的许多硬件组件和工具中一直强调医疗保健应用程序，包括可穿戴远程生物计量监测平台为开发人员。Maxim、欧姆龙和ROHM也提供生物识别监控可穿戴物品作为终端设备。

MAX30102功能框图。图像从MAX30102数据表。点击放大。

当然,MAX30205Maxim集成公司的人体温度传感器可以用在这里，或者从Melexis MLX90632如果设计师需要非联系人IR嗜热路径。如果您想了解有关此主题的更多信息，我们将简要介绍一篇关于前一篇文章中EDA的少数芯片组可穿戴静态运动监测器。

通过查阅科学文献，我们可以清楚地看到，为了处理智能算法所需要的不断增加的传感器数据，对嵌入式硬件处理能力的需求日益增长。