BKG-vuodeanturin soveltuvuus vanhuksille ja erilaisiin mittausolosuhteisiin

Abstract

Tämän insinöörityön aiheena on ballistokardiografiaan (BKG) perustuvan vuodeanturin mittausolosuhteiden vaikutuksen tutkiminen sen tuottamaan signaaliin. Työssä tutkitaan myös anturin soveltuvuutta iäkkäiden henkilöiden elintoimintojen mittaamiseen pitkällä aikavälillä. Mittaukset iäkkäillä testihenkilöillä suoritettiin Palomäen palvelukeskuksessa, Porvoossa. Työn tilaaja on Murata Electronics Oy.

Työn tavoitteena on tutkia, löytyykö mittausolosuhteista ja vanhuksista epäsuotuisia tekijöitä vuodeanturin signaalin kannalta, eli tilanteita, joissa anturin tuottama signaali on voimakkuudeltaan heikkoa, tai sitä ei saada lainkaan. Työssä myös kirjataan signaalin kannalta suotuisat tapaukset ja raportoidaan tuloksissa.

Työn teoriaosuudessa taustoitetaan ihmisen anatomiaa ja fysiologiaa sydämen ja verenkierron sekä hengityksen osalta. Tutkimuksissa käytettävä vuodeanturi mittaa sydämen ja verenkierron aiheuttamat voimat kiihtyvyysanturilla, joka esitellään teoriaosuudessa. Työssä tutustutaan myös vuodeanturiin sekä sen käyttöliittymään.

Työn mittaustulokset on esitetty työn liitteissä, joissa on raportoitu signaalin voimakkuudet erilaisilta patjoilta ja sängyiltä sekä vanhuksilta mitattuna. Mittaustulosten perusteella voi havaita anturin soveltuvan normaalipainoisille, liikkumaan kykeneville henkilöille. Vanhuksilla mitatuista signaaleista matalimmat voimakkuudet saatiin vuodepotilailla, joista osalla signaalia ei pysty erottamaan sängyn kohinatasosta. Siksi tämän työn perusteella vuodeanturia ei voi suositella vuodepotilaille.

Tuotetta ei ole aiemmin testattu iäkkäillä testihenkilöillä, joten mittaustulokset antavat ennennäkemätöntä tietoa Muratalle vuodeanturin soveltuvuudesta iäkkäille henkilöille. Tulosten avulla Murata Electronics Oy pystyy suosittelemaan asiakkailleen vuodeanturin käytölle sopivia mittausolosuhteita. Niiden avulla osataan myös kertoa, minkälaisia ominaisuuksia tuotteen loppukäyttäjällä voi olla, sekä minkälaiset ominaisuudet rajoittavat tuotteen käyttöä. Koska mitattua dataa kertyi hyvin paljon. Tässä työssä mittaustulokset on analysoitu karkeasti. Työlle olisikin mahdollista tehdä jatkotutkimus, jossa vanhuksista mitattuja signaaleja tutkitaan tarkemmin ja saadaan yksityiskohtaisempia tietoja tuotteesta ja sille soveltuvista mittausolosuhteista.

The purpose of this study was to investigate the results of bed sensor measurements based on ballistocardiography (BCG) and especially how the measurement environment affects the signal produced by the sensor. The study also explores how the sensor suits the long-term vital function measurement of elderly persons. The main objective of this study is to find out any unfavorable factors in the measurement environments and test subjects that affect the strength of the bed sensor’s signal. This study was carried out for Murata Electronics Ltd.

The measurements of the test subjects were performed in a sheltered home of Palomäki in Porvoo, Finland. The theory in this study focuses on the anatomy and physiology of human being in terms of heart, circulation of blood and breathing. The bed sensor used in this research measures forces caused by heart and circulation of blood by an accelerometer. The outcomes are introduced in the appendices which report on the strengths of the signals from different beds and mattress types, and from test subjects.

Based on the measurement results, it can be stated that the sensor adapts best to persons who are normal weight and who have normal mobility. The lowest signals were produced by immobile test subjects, and some of the signals were so weak that it was impossible to separate the signal from other noise. Therefore, based on the research, the bed sensor cannot be recommended to immobile, bed-ridden patients.

The bed sensor had not been tested on elderly test subjects before, and therefore Murata is now able to recommend suitable measurement environments for its clients. Through the outcomes, Murata can also determine what kind of user’s personal features are favorable, and which features restrict the use of the sensor. Since the amount of data collected was large, the results have not been analyzed in depth. Therefore it is possible to perform a continued study in which the signals are examined more exactly and thus receive more detailed information from the product and suitable measurement environments.