Kompetenčni center BME, projekt SAMinZDRAV - Gorenje Group

gorenjegroup.com

Kompetenčni center BME, projekt SAMinZDRAV - Gorenje Group

STROKOVNI PRISPEVKI

Avtorja:

Dr. Konrad Steblovnik

Timotej Globačnik

Kompetenčni center BME, projekt SAMinZDRAV

1 Uvod

Osnove Kompetenčnega centra biomedicinske tehnike (KC BME) so bile

postavljene že leta 2009, ko se je Gorenje, d.d. skupaj z ostalimi partnerji

prijavilo na razpis Centrov odličnosti – takrat žal neuspešno. Po objavi

razpisa za Kompetenčne centre v avgustu 2010 smo se podjetja in

raziskovalne inštitucije, ki se ukvarjajo z biomedicinsko tehniko ponovno

zbrali ter do septembra pripravili prijavo, ki je obsegala 165 strani in v

katero je bilo vloženo delo v obsegu več kot eno človek/leto. Partnerji KC

BME smo se dogovorili, da nas bo na Ministrstvu za visoko šolstvo, znanost

in tehnologijo (MVZT), ki je razpis objavilo in poskrbelo za sredstva,

zastopal zavod LAHA. Tega je ustanovilo podjetje Fotona, d.d., ki je prav

tako eden od članov KC BME. Naša prijava je bila ocenjena pozitivno in 15.

decembra 2010 je podjetje LAHA v imenu konzorcija podpisalo pogodbo z

MVZT.

Biomedicinska tehnika je ena

najhitreje rastočih sodobnih

industrij na svetu

Eden poglavitnih vzrokov silovitega napredka na področju biomedicinske

tehnike je demografski trend staranja prebivalstva. Posledica je

intenziven razvoj novih tehnologij in medicinskih metod, zaradi česar je

biomedicinska tehnika ena najhitreje rastočih sodobnih industrij na svetu.

V Sloveniji ima biomedicinska tehnika dolgoletno tradicijo in predstavlja

eno redkih industrij, ki razvija, proizvaja in pod lastno blagovno znamko

trži ter prodaja visokotehnološke izdelke po vsem svetu. Slovenska

biomedicinska podjetja so skriti šampioni globalnega trga, ki uspevajo na

zahtevnem globalnem trgu predvsem zaradi izrazite usmerjenosti v visok

tehnološki razvoj. Vendar pa se visoka tehnologija razvija zelo hitro in

nepredvidljivo. To predstavlja poseben izziv za relativno majhna podjetja,

saj ne morejo ostati specializirana za določeno vrsto tehnologije, kjer so

najmočnejša, ampak morajo slediti razvoju vedno širšega nabora zelo

različnih tehnologij. Predlagani Kompetenčni center Biomedicinska tehnika

tako združuje slovensko industrijo in raziskovalne ustanove z namenom

ponuditi inovativne rešitve na globalnem trgu. Dolgoročni skupni cilj

KC BME je na globalnem zemljevidu vzpostaviti Slovenijo kot inkubator

najbolj inovativnih podjetij s tržno najbolj zanimivimi biomedicinskimi

napravami na svetu. KC BME mora postati ena od prepoznavnih blagovnih

znamk Slovenije.

Dolgoročna skupna strategija Kompetenčnega centra BME je trajna

vzpostavitev velike virtualne raziskovalno-razvojne skupine podjetij in

akademske sfere s področja biomedicinske tehnike, ki bo imela ustrezno

kritično maso znanja in kadrovskih ter materialnih pogojev za:


hitre prenose ugotovitev raziskav v prodajne izdelke in

revolucionarne tehnološke preboje na globalnem trgu.

KC BME združuje najboljše, kar

Slovenija premore na področju

biomedicinske tehnike tako

v znanstvenem kot tudi v

tehnološkem in ekonomskem

pogledu

5

KC BME je s svojo ustanoviteljsko partnersko zasedbo zasnovan tako, da

združuje najboljše, kar Slovenija premore na področju biomedicinske

tehnike tako v znanstvenem kot tudi v tehnološkem in ekonomskem

pogledu. Združevanje raziskovalno-razvojnih (RR) zmogljivosti in

interdisciplinarni pristop k reševanju RR nalog v okviru KC BME odpira

sodelujočim partnerjem povsem nove razvojne priložnosti na področju,

ki ima velik razvojni potencial tako v akademski sferi kot v gospodarstvu.

Program KC BME omogoča večjo koncentracijo vlaganj na področju

novih tehnologij in medicinskih aplikacij, tesnejše sodelovanje med

znanstveno sfero in gospodarstvom ter hitrejši pretok znanja v izdelke in

storitve z visoko dodano vrednostjo. Predloženi začetni triletni program je

prioritetno usmerjen na raziskave in razvoj produktov in aplikacij, ki:


zmanjšujejo invazivnost medicinskih posegov in

povečujejo zanesljivost in natančnost diagnostike.

LETNIK 20. ŠT. 1-2/2011


STROKOVNI PRISPEVKI

Projekti znotraj programa so zasnovani tako, da v največji možni

meri sinergijsko povezujejo znanstvene, razvojne, proizvodne in

tržne potenciale v Sloveniji v smeri razvoja zmagovalnih produktov

na globalnem trgu. Zajemajo sinergijsko kombinacijo razvoja novih

terapevtskih izvorov in novih ali izrazito izboljšanih nadzornih in

diagnostičnih senzorjev ter nadzor neposredno ali iz oddaljenosti samih

naprav, pacienta ali terapevtskega posega.

Ambicija partnerjev je, da postane KC BME osrednja institucija znanja za

aplikativne raziskave na področju biomedicinske tehnike v tem delu EU

ter pomemben vezni člen med institucijami, ki razvijajo nova temeljna

znanja, in gospodarstvom ter s tem katalizator prenosa novih tehnologij v

gospodarsko izkoriščanje.

2 Konzorcij Kompetenčni center BME (BioMedicinska

Tehnika)

Kompetenčni center Biomedicinska tehnika (KC BME) sestavljajo naslednja

eminentna podjetja in raziskovalno-razvojne institucije iz Slovenije:

1. Zavod LAHA, Akademija za laserje in zdravje (LAHA), Ljubljana

2. FOTONA proizvodnja optoelektronskih naprav, d.d. , Ljubljana

3. GORENJE gospodinjski aparati, d.d., Velenje

4. OPTOTEK razvoj in proizvodnja optične in laserske opreme, d.o.o.,

Ljubljana

5. ISKRA MEDICAL, d.o.o., raziskave in razvoj na področju medicinske

opreme in kozmetike, Ljubljana

6. INSTRUMENTATION TECHNOLOGIES, elektronska instrumentacija in

produkti za procesiranje signalov, d.d., Solkan

7. UNIVERZA V MARIBORU Mariboru (Fakulteta za elektrotehniko,

računalništvo in informatiko)

8. UNIVERZA V LJUBLJANI (Fakulteta za elektrotehniko, Fakulteta za

strojništvo)

9. ONKOLOŠKI INŠTITUT LJUBLJANA

10. Univerzitetni rehabilitacijski inštitut Republike Slovenije – Soča,

Ljubljana

11. UNIVERZITETNI KLINIČNI CENTER LJUBLJANA

12. INSTITUT« JOŽEF STEFAN«, Ljubljana

Člani konzorcija KC BME so v septembru 2010 na razpis Ministrstva za

visoko šolstvo, znanost in tehnologijo oddali prijavo z naslednjimi projekti:

1. SmartMed - Pametne elektromagnetne medicinske naprave

2. SAMinZDRAV - Povezljive hišne naprave kot podpora samostojnemu

in zdravemu bivanju

3. MINMED - Minimalno invazivne medicinske naprave

4. PhysiCoDerm - Povečanje prepustnosti celične membrane in kože za

vnos učinkovin s fizikalnimi metodami

5. TOF-PET - Instrumentacija za skener TOF-PET

Gorenje, d.d. je industrijski

partner in hkrati nosilec projekta

SAMinZDRAV

Vsak zgoraj navedeni projekt ima nosilca, ki je industrijski partner, in

kompetentno raziskovalno razvojno ekipo, sestavljeno iz raziskovalnih

institucij, ki se ukvarjajo s ciljnimi področji. Gorenje, d.d. je industrijski

partner in hkrati nosilec projekta SAMinZDRAV. Na projektu SAMinZDRAV

tako sodelujejo naslednji partnerji:




Gorenje, d.d., Velenje - industrijski partner in nosilec projekta,

Iskra Medical, d. o. o., Ljubljana - industrijski partner (malo podjetje),

Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in

informatiko (FERI), Maribor,

Univerzitetni rehabilitacijski inštitut Republike Slovenije – Soča (URI-

Soča), Ljubljana,

SETCCE, Ljubljana - zunanji partner (ni član konzorcija).

Skupna vrednost sredstev, ki jih bo KC BME pridobil od MVZT v naslednjih

treh letih znaša 6.399.863 EUR, od tega bo projekt SAMinZDRAV pridobil

sredstva v višini 1.899.998 EUR.

6

LETNIK 20. ŠT. 1-2/2011


STROKOVNI PRISPEVKI

3 Projekt SAMinZDRAV - Povezljive hišne naprave kot

podpora samostojnemu in zdravemu bivanju

KC BME bo prispeval večje

število pomembnih inovacij na

nivoju upravljanja aparatov in

spremljanja oseb, ki so fizično in

zdravstveno toliko prizadete, da

potrebujejo stalni nadzor

Prispevki in predvideni dosežki projekta SAMinZDRAV bodo bistveno

vplivali na ponudbo rešitev in produktov za perspektivno področje

samostojnega in zdravega bivanja. Gorenje namerava v bližnji prihodnosti

razširiti ponudbo gospodinjskih aparatov za ljudi s posebnimi potrebami

in srebrno generacijo. Ravno za to področje bo projekt v okviru KC

BME prispeval večje število pomembnih inovacij na nivoju upravljanja

aparatov in spremljanja oseb, ki so fizično in zdravstveno toliko

prizadete, da potrebujejo stalni nadzor. Projekt bo ponudil rešitve,

ki so relevantne in primerljive v mednarodnem merilu in bo Gorenju

omogočil uspešno razširitev nabora produktov, ki jih bo mogoče tržiti

v mednarodnih tržnih verigah. Rezultati projekta bodo vodili Gorenje k

razvoju novih tehnološko relevantnih produktov za nastop na globalnih

trgih. Rešitve, ki bodo raziskane in razvite v okviru Kompetenčnega centra,

bodo tehnološko primerne za razvoj uporabnih rešitev v Gorenju.

3.1 Povzetek trenutnega stanja tehnike

Naše raziskave bodo vodile

do znanj, ki so potrebna pri

gradnji senzorjev in naprav za

spremljanje funkcionalnega

zdravja in samostojnega

življenja uporabnika

V zadnjem desetletju se je izjemno povečalo zanimanje za razvoj sistemov

ambientne inteligence. Večina teh sistemov temelji na zaznavanju

dogodkov v prostoru (oseba vstopi v sobo, sede na kavč, približa se oknu

itd.). Glede na vnaprej predpisane scenarije, ki so vezani na preference

določenega uporabnika, sledijo tem dogodkom predpisani posegi (prižge

se luč, vključi se televizor, okno se zapre itd.). Taki sistemi gotovo veliko

pripomorejo k udobnejšemu, varnejšemu in tudi samostojnejšemu

bivanju, bolj redko pa vsebujejo tudi komponento zdravja. Če jo, je

omejena praviloma na en sam scenarij (človek pade in obleži, zato se

sproži samodejni klic urgentne pomoči). Poleg tega tovrstni sistemi

zajemajo informacije o funkcionalnem zdravju na relativno moteč način

(npr. s pasom okoli prsnega koša, da ugotavljajo dihalno funkcijo, ali pa z

elektrodami, prilepljenimi na kožo, da merijo EKG).

Senzorjev, ki bi bili preizkušeni v gospodinjskih aparatih z namenom, da bi

z njimi analizirali informacije o zdravstvenem stanju uporabnika, ni veliko.

Znan je senzor z imenom elektronski nos. V eni izmed objavljenih rešitev

so elektronski nos namestili v pralni stroj in na podlagi vonja sklepali o

stanju osebe (hrana, cigaretni dim ipd.), v drugi rešitvi so enak senzor

vgradili v kuhinjsko napo. S pomočjo tega nosu je možno razločevati tudi

detergente, uporabljene pri pranju perila.

V predlaganem projektu elektronskega nosu ne nameravamo razvijati,

vendar pa bodo naše raziskave vodile do znanj, ki so potrebna pri gradnji

odprtega sistema s porazdeljenim in brezžično povezanim omrežjem

nemotečih senzorjev in naprav za spremljanje funkcionalnega zdravja

in samostojnega življenja uporabnika.

3.2 Končni cilj projekta

Končni cilj projekta je razviti

povezan sistem gospodinjskih

aparatov in ostalih hišnih

naprav, ki bodo med seboj

komunicirali na osnovi

povezovalne sheme XMC in bodo

sposobni nemoteče zajemati

parametre funkcionalnega

zdravja posamezne osebe

7

Tekom projekta bomo raziskali in razvili senzorje in tehnologije za

nemoteče zajemanje parametrov funkcionalnega zdravja ter raziskali

možnosti vgradnje le-teh v Gorenjeve gospodinjske aparate. Končni

cilj projekta je tako razviti sistem, temelječ na arhitekturi iGorenje, ki

bo sestavljen iz gradnikov – gospodinjskih aparatov in ostalih hišnih

naprav, ki bodo med seboj komunicirali na osnovi povezovalne sheme

XMC in bodo sposobni nemoteče zajemati parametre funkcionalnega

zdravja posamezne osebe. S tem bomo posamezniku podaljšali možnost

samostojnega in zdravega bivanja. V povezavi z arhitekturo iGorenje bodo

raziskane in tehnološko preizkušene tri ravni postopkov in senzorskih

komponent:



ugotavljanje funkcionalnega zdravja iz načina uporabe gospodinjskih

aparatov in ostalih hišnih naprav;

zajemanje parametrov funkcionalnega zdravja s senzorskimi elementi

LETNIK 20. ŠT. 1-2/2011


STROKOVNI PRISPEVKI

in računalniškimi obdelovalnimi algoritmi, dodatno vgrajenimi v

gospodinjske aparate in hišne naprave;

• zajemanje parametrov funkcionalnega zdravja in lajšanje samostojnega

bivanja z ločenimi računalniškimi napravami in algoritmi, povezanimi s

hišnimi napravami in bivanjskim okoljem.

Predvidene raziskave bodo omogočile dopolnitev arhitekture iGorenje

z novimi, prilagodljivimi koncepti varnosti ter samodejno razširjanje

funkcionalnosti, saj bodo raziskani in preizkušeni številni novi koncepti

zajema parametrov funkcionalnega zdravja.

3.3 Predvideni rezultati projekta SAMinZDRAV

Predlagani projekt SAMinZDRAV

predvideva raziskave in

tehnološka preverjanja, ki

bodo pripeljala do razvoja

novih komponent, tehnologij in

kompleksnih algoritmov

Slika 1 ponazarja koncepte za izdvajanje parametrov funkcionalnega

zdravja na način, ki precej presega trenutno stanje tehnike in vključuje

mnoge inovativne komponente. Predlagani projekt SAMinZDRAV

predvideva raziskave in tehnološka preverjanja, ki bodo pripeljala do

razvoja novih komponent, tehnologij in kompleksnih algoritmov. Na njih

bo osnovana kasnejša izvedba porazdeljenega sistema za spremljanje

funkcionalnih parametrov zdravja in podaljševanje samostojnega bivanja.

Raziskave bodo osredotočene na dve večji skupini aktivnosti. Prva

skupina so nove funkcionalnosti hišnih naprav. Raziskane in potrjene v

obliki laboratorijskih tehnoloških demonstratorjev bodo tehnologije in

metodologije za:




ugotavljanje načina uporabe gospodinjskih aparatov in iskanje

korelacije med načinom uporabe in parametri funkcionalnega zdravja;

zajem, obdelavo, vrednotenje in klasifikacijo podatkov, pridobljenih

iz dodatnih senzorjev in algoritmov, predvidenih za vgradnjo v hišne

naprave;

zasnovo in izdelavo samostojnih komponent z novimi, inovativnimi

merjenji in analizami parametrov funkcionalnega zdravja; te

komponente bodo nemoteče in bodo lahko tudi samostojno prisotne v

bivanjskem okolju (recimo v postelji).

Naštete tehnike zbiranja podatkov bodo med delovanjem tvorile nize

časovno heterogenih, multimodalnih informacij oz. signalov.

Druga skupina raziskav je zato usmerjena v združevanje, interpretacijo in

validacijo teh informacij v okviru arhitekture iGorenje, da bi lahko:

• zasnovali miniaturizirane komponente za brezžično komunikacijo ob

dolgotrajni avtonomiji;

• preučevali in razvili nove varnostne protokole za samodejno

prilagajanje v porazdeljenih in razširljivih omrežjih inteligentnih

biomedicinskih senzorjev;

• snovali optimalne protokole za združevanje in sinhronizacijo velikih

količin multimodalnih, časovno heterogenih podatkov o funkcionalnem

zdravju spremljane osebe;

• raziskovali pristope za specialistično medicinsko validacijo s pomočjo

standardizirane medicinske opreme in posrednega ovrednotenja ter

ontološkega kodiranja.

8

LETNIK 20. ŠT. 1-2/2011


STROKOVNI PRISPEVKI

Slika 1: Zasnova projekta

SAMinZDRAV

V nadaljevanju razvoja v četrtem projektnem letu, ki ne spada več v okvir

raziskav, za katere so zaprošena sredstva, bodo na osnovi omenjenih

projektnih rezultatov možne izvedbe prototipnih rešitev, ki jih bo

mogoče namestiti v nadzorovana okolja medicinskih institucij pa tudi

v nenadzorovane domove uporabnikov. Z njihovo pomočjo bodo rasli

modeli funkcionalnega zdravja in obnašanja ter odločitvena pravila

za preventivo in obveščanje. S tem pa bo ustvarjena popolnoma nova

infrastruktura, v kateri bo možno razvijati in ponujati množice novih

storitev za različne sloje uporabnikov (npr. starostnikov, ljudi s posebnimi

potrebami itd.).

4 Zaključek

Poglavitni cilj KC BME je razvoj novih tehnologij na področju biomedicinske

tehnike. Te bodo omogočale večjo zanesljivost in natančnost diagnostike

zdravstvenega stanja posameznika in, v primeru nujnosti medicinskih

posegov, skrajšale čas rehabilitacije.

Projekt SAMinZDRAV, katerega

nosilec je Gorenje, d.d., se

osredotoča na raziskave in razvoj

tehnologij, ki bodo omogočale

zajemanje parametrov

funkcionalnega zdravja

posameznika na nemoteč način

Projekt SAMinZDRAV, katerega nosilec je Gorenje, d.d., se osredotoča na

raziskave in razvoj tehnologij, ki bodo omogočale zajemanje parametrov

funkcionalnega zdravja posameznika na nemoteč način. Zajemanje

parametrov se bo tako izvajalo posredno preko senzorjev, vgrajenih v

gospodinjske aparate, posteljnino, preprogo ipd.. Parametri se bodo

shranjevali v podatkovno bazo, kjer bodo preko inteligentnih uporabniških

vmesnikov dosegljivi tako samemu uporabniku, kot tudi zdravstvenim

ustanovam. Na ta način bomo podaljšali možnosti varnega, zdravega in

samostojnega bivanja predvsem starostnikom in ljudem s posebnimi

potrebami, oz. omogočili preventivno spremljanje zdravstvenega stanja

ostalih uporabnikov.

Tekom projekta bomo nadgradili že obstoječo arhitekturo iGorenje tako,

da bo ta poleg brezžičnega upravljanja gospodinjskih aparatov omogočala

tudi enostavno spojitev Gorenjevih aparatov z novimi tehnologijami. Tako

bomo postavili inovativno in razširljivo platformo za razvoj novih izdelkov,

ki bodo pripravljeni na izzive trga v letih, ki prihajajo.

9

LETNIK 20. ŠT. 1-2/2011

More magazines by this user
Similar magazines