Lämpöhalvauksen noustessa yhä merkittävämmäksi globaaliksi uhaksi Biodata Bankin CANARIA-kello ennustaa vaaralliset kehon ydinlämpötilan nousut jo ennen oireiden ilmaantumista. Laite hyödyntää Renesasin erittäin vähävirtaista RA0-mikro-ohjainta, joka mahdollistaa kuukausien yhtäjaksoisen mittauksen kompaktissa puettavassa muodossa.
Lämpöhalvaus on edelleen merkittävä maailmanlaajuinen terveysriski. Kyseessä on yksi vanhimmista tunnetuista sairauksista: ensimmäinen dokumentoitu hoitokeino löytyy Hippokrateen kirjoituksista vuodelta 400 eaa. Silti lähes puoli miljoonaa ihmistä kuolee lämpöhalvaukseen vuosittain. Kesällä 2022 pelkästään Euroopassa kuoli yli 61 500 ihmistä kuumuuden seurauksena.
Ilmastonmuutoksen voimistuvat vaikutukset pahentavat tilannetta, jota Maailman terveysjärjestö WHO kutsuu globaaliksi terveysuhaksi. Riski koskee erityisesti pieniä lapsia, kroonisesti sairaita iäkkäitä sekä ulkotyötä tekeviä.
Biodata Bank perustettiin Tokiossa vuonna 2018. Japanin kuuma ja kostea ilmasto on lisännyt lämpöhalvaustapauksia viimeisen 30 vuoden aikana, ja maassa raportoidaan nykyisin noin 1 000 kuolemaa vuodessa. Huhtikuussa Japanin hallitus päätti puolittaa kuolemantapaukset vuoteen 2030 mennessä velvoittamalla yritykset ennaltaehkäiseviin toimiin.
Yritys keskittyy teknologioihin, joilla voidaan havaita ja vähentää lämpöhalvauksen riskiä. Sen CANARIA-varoituskello tuli markkinoille vuonna 2020, ja sitä on myyty jo yli miljoona kappaletta yli 2 000 yritysasiakkaalle. Pääkäyttäjiä ovat rakennus-, energia- ja autoteollisuus sekä pelastus- ja ensivastetoimijat.
Biodata Bankin teknologiajohtaja Takahiro Shiotsu kertoo, että hoitomenetelmät eivät ole juuri kehittyneet vuosituhansien aikana: vesi, suolatabletit ja lepo varjossa ovat edelleen keskeisiä keinoja.
Yrityksen toimitusjohtaja Takeshi Anzai aloitti kehitystyön konsultoimalla lääkäreitä ymmärtääkseen lämpöhalvauksen oireita tarkemmin.
WHO:n mukaan riski kasvaa, kun kehon ydinlämpötila ylittää 38 °C. Tila etenee kolmessa vaiheessa:
- Nestehukka: kehon nestetaso laskee, aiheuttaen huimausta ja pahoinvointia
• Hyponatremia: alhainen natriumpitoisuus, oireina lihaskrampit, huimaus ja pahoinvointi
• Lämpöhalvaus: ydinlämpötila nousee, mikä voi pahimmillaan johtaa kuolemaan
– Aluksi monet tutkijat pitivät mahdottomana mitata kehon ydinlämpötilaa ei-invasiivisesti, mutta jatkoimme yrityksiä, Shiotsu kertoo.
– Lopulta löysimme keinon ennustaa sitä mittaamalla ihon pinnan lämpötilan ja lämpövirtauksen muutoksia. Ydinlämpötila voi vaihdella yli asteen yksilöllisten tekijöiden ja vuorokaudenajan mukaan. WHO:n 38 asteen raja-arvoon perustuen kehitimme algoritmin, joka arvioi käyttäjän tilaa yksilöllisesti ja tunnistaa muutokset tarkasti.
Kenttäkokeet osoittavat CANARIAn toimivuuden
CANARIA on nimetty hiilikaivosten varoituskanarialinnun mukaan. Kello aktivoidaan kytkimestä, ja se hälyttää värinällä, valolla ja äänellä, jos ydinlämpötilassa havaitaan vaarallinen muutos.
– Patentoitu teknologiamme käyttää useita lämpöantureita tietyssä asetelmassa lämpövirtauksen mittaamiseen. Yhdistämällä pintalämpötilan ja lämpövirtauksen voimme ennustaa ydinlämpötilan kehityksen tarkasti, Shiotsu sanoo.
Laite testattiin yli 800 osallistujalla 25 yrityksessä Euroopassa. Biodata Bank perusti toimiston Pariisiin ja teki kenttäkokeita suuren ranskalaisen rakennusyhtiön kanssa. Lisäksi testejä on tehty Saudi-Arabiassa öljy-yhtiön kanssa. Asiakkaita ovat muun muassa Airbus, Edison Next Spain ja Sumitomo Forestry.
Airbus testasi kelloa Toulousessa kesällä 2023. Mukana oli 150 työntekijää, joilla oli riski altistua kuumuudelle. Tutkimusta johti yrityksen työterveyslääkäri.
– Tulokset osoittavat, että laite on relevantti osa kokonaisvaltaista lämpöhalvauksen ehkäisyä Airbusilla, yhtiö totesi.
Renesasin RA0 mahdollistaa pitkän käyttöajan
CANARIA painaa 30 grammaa, kestää jopa 80 °C lämpötilan ja toimii yhdellä paristolla viisi kuukautta. Biodata Bank teki tiivistä yhteistyötä Renesasin kanssa suorituskyvyn ja energiankulutuksen tasapainottamiseksi.
Laite perustuu Renesasin 32-bittiseen RA0-mikro-ohjainsarjaan, joka käyttää Arm Cortex-M23 -ydintä ja tarjoaa erittäin alhaisen virrankulutuksen.
– CANARIA on suunniteltu helppokäyttöiseksi. Se toimii yhtäjaksoisesti viisi kuukautta ilman huoltoa, Shiotsu sanoo.
– Tämä edellyttää erittäin matalaa tehonkulutusta. RA0:n nopea herääminen ja alhainen virrankulutus mahdollistavat pitkät lepotilat.
Renesas tuki kehitystä sekä laitteisto- että ohjelmistotasolla, mikä nopeutti tuotteen markkinoille tuontia.
Seuraava askel: langaton data ja analytiikka
Biodata Bank odottaa kiinnostuksen kasvavan myös julkisella sektorilla ja koulutuksessa. Esimerkiksi Yhdysvalloissa monissa kouluissa ei ole ilmastointia, ja Japanissa oppilaat kulkevat pitkiä matkoja helteessä. Laite soveltuu myös teollisuuteen, kuten metallinvalmistukseen.
Seuraava CANARIA-versio voi sisältää Renesasin SPI NOR -flash-muistin, joka vähentää energiankulutusta jopa 85 prosenttia. Tulevaisuudessa laitteeseen voidaan lisätä langaton yhteys, kuten LPWA, jolloin data voidaan siirtää reaaliaikaisesti analysoitavaksi.
Tällöin työnjohto voisi keskeyttää työn ennen kuin olosuhteet muuttuvat vaarallisiksi.
– Aiemmin kuumuudessa käytettävissä olivat vain vesi ja suolatabletit. Tieteellisesti perusteltuja menetelmiä ei ollut. CANARIAa käyttävissä yrityksissä vakavien lämpöhalvaustapausten määrä on jo laskenut merkittävästi, Shiotsu sanoo.
Renesasin artikkeli löytyy uudesta ETNdigi-lehdestä. Äänestä lehden parasta artikkelia ja voit voittaa Huawein uuden Watch GT Runner 2 -älykellon. Ohjeet täällä.
Suojattu flash-muisti tarjoaa verkkoon liitetyille laitteille ja järjestelmille laitteistopohjaisen suojauskerroksen ja täyttää NIST SP800-193 -ohjeistuksen mukaiset häiriönsietovaatimukset. Muistipiireihin erikoistuneen Winbondin kehittämä suojattu flash-piiri on myös suoraan korvaava ja täysin yhteensopiva tavanomaisten NOR-flash-piirien kanssa.
