Лихорадка – один из наиболее говорящих симптомов множества заболеваний, свидетельствующий о наличии острого инфекционного или обострения хронического заболевания. Исследователи из Вашингтонского университета разработали FeverPhone – мобильное приложение, которое позволяет достаточно точно и просто измерять температуру тела пользователя в условиях отсутствия доступа к обычному термометру.
В разных странах точкой отсчёта лихорадочного состояния приняты различные показатели температуры тела от 37,2 °C до 38 °C. Каких бы стандартов вы ни придерживались, повышение температуры в большинстве случаев свидетельствует о том, что организм борется с вирусной или бактериальной инфекцией. Для оценки состояния организма важно периодически измерять его температуру, однако бывают ситуации, когда в самый нужный момент под рукой не оказывается термометра. Классические ртутные термометры постепенно отходят в прошлое по мере того, как страны присоединяются с Минаматской конвенции о ртути, направленной на защиту здоровья людей и окружающей среды от выбросов и высвобожденной ртути. В то же время электронные градусники могут быть не всем по карману. Потому в Вашингтонском университете учёные решили разработать методику, которая позволит превратить стандартный смартфон в термометр.
Создание приложения FeverPhone исследователи начали с рассмотрения компонентов смартфонов, которые можно было бы использовать в процессе измерения температуры тела пользователя без применения дополнительных датчиков. По итогам экспериментов выбор учёных пал на стандартные терморезисторы, которые устанавливают во всех телефонах для отслеживания температуры «железа» устройства: аппаратной платформы, аккумулятора и пр. Точно такие же терморезисторы используются в медицинских термометрах: они измеряют изменения в температуре устройства при контакте с телом человека. Инженеры пришли к выводу, что при помощи мобильных терморезисторов можно регистрировать перенос тепла между человеком и телефоном. В качестве точки контакта с кожей пользователя учёные выбрали сенсорный дисплей смартфона. Датчики фиксировали температуру устройства и её повышение от прикосновения тёплого тела.
Для начала исследователи имитировали горячий лоб лихорадящего больного при помощи пластикового пакета, наполненного горячей водой. В рамках эксперимента учёные создали модели сбора данных на базе трёх моделей смартфонов: Google Pixel 6, Google Pixel 3 и Huawei P20. Собранную информацию они использовали для тренировки модели машинного обучения, задача которой заключалась в оценке температуры «тела» на основе данных о том, насколько быстро смартфоны нагревались при контакте с «человеком», рассчитывая объём трансфера тепловой энергии. Собрав достаточно информации, они откалибровали модель, чтобы та могла учитывать различные переменные вроде наличия защитного чехла или покрытия дисплея. Затем учёные приступили к тесту FeverPhone на добровольцах. В испытаниях технологии приняли участие 37 человек: у 16 из них наблюдалось как минимум небольшое повышение температуры тела. Для чистоты эксперимента испытуемые также измеряли температуру при помощи орального электронного термометра.
В рамках испытания исследователи пришли к оптимальному времени измерения температуры путём прикосновения сенсорного экрана смартфонов ко лбу добровольцев – 90 секунд. К слову, учёные выбрали лоб как точку контакта, поскольку это место наименее подвержено резким перепадам температуры под влиянием факторов окружающей среды в сравнении с другими частями тела (руками, подмышечными впадинами, мочками ушей и пр.). Кроме того, лоб имеет сравнительно большую площадь контакта. По итогам тестирования FeverPhone оценивал температуру пользователя со средним отклонением в 0,23 °C: в пределах клинически допустимого отклонения в 0,5 °C.
Далее учёные планируют продолжить оптимизацию модели с включением в неё данных с других смартфонов, чтобы постепенно сделать приложение доступным на широком спектре устройств. Кроме того, исследователи рассматривают возможность адаптации технологии для различных носимых устройств вроде умных часов и фитнес-браслетов. Благодаря меньшему размеру такие устройства быстрее реагируют на изменения температуры, а значит им понадобится меньше времени, чтобы зафиксировать наличие лихорадки у пользователя. Увы, пока приложение недоступно для загрузки.
Источник изображений: FeverPhone: Accessible Core-Body Temperature Sensing for Fever Monitoring Using Commodity Smartphones / Joseph Breda, Mastafa Springston, Alex Mariakakis, Shwetak Patel