Если вы когда-нибудь думали, что у вас поднялась температура, но не могли найти градусник, то вы не одиноки. Повышение температуры - ранний признак многих вирусных инфекций. Для быстрой постановки диагноза и предотвращения распространения вируса измерение температуры может иметь решающее значение. Однако точные домашние термометры не так широко распространены, несмотря на стремительное развитие телемедицины.
Этому есть несколько потенциальных причин. Приборы могут стоить от 60 рублей до нескольких тысяч рублей, и многим людям они нужны лишь несколько раз в год. В периоды внезапного спроса, например, в первые дни пандемии, термометры могут быть распроданы. Многие люди, особенно с низким уровнем доходов, могут оказаться без жизненно важного медицинского прибора, когда он им больше всего нужен.
Чтобы решить эту проблему, команда исследователей создала приложение FeverPhone, которое превращает смартфоны в термометры без добавления дополнительного оборудования. Приложение использует сенсорный экран телефона и перепрофилирует существующие датчики температуры батареи для сбора данных, которые искусственный интеллект использует для оценки температуры тела человека.
Когда исследователи протестировали FeverPhone на 37 пациентах в отделении неотложной помощи, приложение оценило температуру тела с точностью, сравнимой с обычными потребительскими термометрами. Исследователи опубликовали свою работу в журнале Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. "На старших курсах я проводил исследования в лаборатории, хотел показать, что можно использовать температурный датчик в смартфоне для измерения температуры воздуха", - сказал автор приложения Джозеф Бреда. "Мы с моим коллегой задумались о том, как можно применить подобную методику в области здравоохранения, и решили измерять температуру доступным способом. Основная проблема с температурой не в том, что ее трудно измерить, а в том, что у людей нет термометров".
Это приложение - первое, использующее существующие датчики и экраны телефонов для оценки того, есть ли у людей температура. По словам Джозефа, для широкого использования приложения необходимо больше данных, но для врачей потенциал такой технологии является огромным. Люди приходят ко врачу, говоря: "Кажется, у меня была высокая температура". И это совсем другое, чем "у меня был жар", - сказал доктор Мастафа Спрингстон, соавтор исследования.
В термометрах клинического класса для оценки температуры тела используются крошечные датчики, известные как термисторы. В готовых смартфонах тоже есть термисторы, но они используются в основном для контроля температуры батареи. Но исследователи поняли, что могут использовать эти датчики для отслеживания теплопередачи между человеком и телефоном. Сенсорный экран телефона может ощущать контакт кожи с телефоном, а термисторы могут измерять температуру воздуха и повышение температуры, когда телефон касается тела.
Чтобы проверить эту идею, исследователи начали со сбора данных в лаборатории. Чтобы имитировать теплый лоб, они нагрели пластиковый пакет с водой и прижали экран телефона к пакету. Чтобы учесть различия в обстоятельствах, например, использование разными людьми разных телефонов, исследователи протестировали три модели телефонов. Они также добавили аксессуары, такие как защитный экран и чехол, и изменили давление на телефон. УЧеные использовали данные из различных случаев для обучения ИИ, который использовал сложные взаимодействия для оценки температуры тела. Поскольку датчики должны измерять температуру батареи телефона, приложение отслеживает, как быстро нагревается телефон, а затем использует данные о сенсорном экране, чтобы учесть, сколько из этого происходит от прикосновения человека к нему. По мере добавления новых тестовых примеров исследователи смогли откалибровать модель для учета различий в таких вещах, как аксессуары для телефона.
После этого ученые протестировали приложение на людях. Исследователи взяли FeverPhone в отделение скорой помощи для клинического испытания, где они сравнили оценку температуры с показаниями орального термометра. Они набрали 37 участников, у 16 из которых была как минимум слабая температура. Чтобы использовать FeverPhone, участники держали телефоны как фотоаппараты - указательными и большими пальцами касались угловых краев, чтобы уменьшить нагрев рук (некоторые попросили исследователя подержать телефон). Затем участники прижимали сенсорный экран ко лбу в течение примерно 90 секунд, что, по мнению исследователей, является идеальным временем для ощущения тепла тела, передающегося на телефон.
В целом, FeverPhone оценил температуру тела пациента со средней погрешностью около 0,41 градуса по Фаренгейту (0,23 градуса по Цельсию), что находится в клинически приемлемом диапазоне 0,5 С. "Мы начали со смартфонов, поскольку они повсеместно распространены и с них легко получить данные", - сказал Бреда. "Я уже работаю над тем, чтобы выяснить, сможем ли мы получить аналогичный сигнал с помощью смарт-часов. Что приятно, поскольку часы намного меньше, их температура будет меняться быстрее. Так что можно представить, как пользователь прикладывает часы ко лбу и за 10 секунд измеряет, есть у него жар или нет".
