Dispositivo per migliorare lo stress e gli esercizi di ritmo respiratorio

Lo stress è la risposta adattiva fisica ed emotiva a una situazione esterna che provoca alterazioni fisiche, psicologiche e comportamentali; a causa del crescente utilizzo e della tendenza verso i trattamenti non farmacologici, questi trattamenti possono essere impiegati per migliorare ansia e stress e favorire una respirazione efficace. Lo scopo di questo studio è lavorare su approcci per migliorare ansia e stress e la respirazione efficace.

Introduzione: secondo l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS), la salute è la scienza e la tecnologia della prevenzione delle malattie, dell'aumento dell'aspettativa di vita, dell'educazione alla salute personale, della fornitura di servizi medici per diagnosi e trattamenti immediati e dello sviluppo e completamento dei servizi sociali per soddisfare i bisogni. La sicurezza è uno degli aspetti più importanti della salute nel sistema dei servizi sanitari (1). Inoltre, oggi il sistema sanitario è considerato una delle istituzioni più importanti, poiché ha la responsabilità di salvare vite umane e migliorare la salute delle comunità (2). Gli esseri umani tendono ad allungare sempre più la propria vita e prestano particolare attenzione agli aspetti positivi dell'esistenza, come le qualità, e considerano la qualità della vita nel proprio stile di vita (3). Fattori ambientali e genetici come il fumo, l'inalazione passiva di fumo di tabacco, l'inquinamento atmosferico, l'età avanzata, i fattori professionali e lo stress sono tra i fattori che influiscono (4). Oggi quasi tutte le persone nel mondo sono impegnate in attività e interagiscono con gli altri. La crescita della popolazione e l'aggiornamento del mondo portano a complicazioni come depressione, ansia, stress. La depressione è la disabilità più comune causata da malattie e una delle quattro principali malattie nel mondo (5). L'Organizzazione mondiale della sanità l'ha indicata come una delle cause di disabilità fino al 2020 (6-7). L'Organizzazione mondiale della sanità, dopo aver esaminato la diffusione dei disturbi mentali nel 2006, ha riferito che i disturbi mentali, in particolare l'ansia, sono aumentati e che il livello di ansia è del 36,8% nei paesi in via di sviluppo e del 35,2% nei paesi sviluppati. Lo stress è una reazione aspecifica causata da fattori e condizioni stressanti in una persona e minaccia la salute fisica e mentale della persona (8). Sebbene siano state presentate molte definizioni diverse di stress, la definizione scientifica di stress dal punto di vista del modello proposto da Lazarus può essere espressa come segue: lo stress è una condizione o sensazione in cui la persona percepisce che la somma delle richieste e delle aspettative che le vengono rivolte supera le risorse, le possibilità e le capacità di cui dispone; inoltre Lazarus et al. (1984) hanno definito lo stress come una relazione specifica tra una persona e l'ambiente. In realtà, è una relazione generatrice di tensione tra una persona e l'ambiente, in cui la persona soffre di problemi mentali e fisici a causa dell'incapacità di affrontare questa situazione (9). Una delle fonti di stress più importanti sono le caratteristiche del lavoro di ciascuno, e lo stress lavorativo è diventato un problema comune e costoso sul posto di lavoro (10). Lo stress, o pressione nervosa, è uno dei problemi di vita più gravi che mettono in pericolo la salute delle persone nel mondo industrializzato di oggi. Prove sufficienti in questo campo mostrano che una pressione nervosa intensa e continua incide sulla salute fisica e mentale, sulla quantità e qualità delle prestazioni, sulla produttività, sulla soddisfazione lavorativa, sul servizio, sui ritardi e sull'assenteismo (11-12). Lo stress è responsabile del 30% delle malattie e dell'assenteismo tra il personale dei centri sanitari, con un costo di 300-400 milioni di dollari l'anno (13). Tra gli effetti fisici dello stress si possono citare le malattie cardiovascolari, dello stomaco e dell'intestino, i disturbi del sonno e il mal di testa. I sintomi comportamentali comprendono comportamenti individuali come il consumo di farmaci, l'eccesso di cibo o l'anoressia, i comportamenti aggressivi verso colleghi o familiari, nonché comportamenti organizzativi come l'assenteismo, l'abbandono del lavoro e l'aumento degli incidenti (14-15). Lo stress continuo è dannoso per la salute fisica e mentale e provoca complicazioni come indifferenza, sonno interrotto, frequenti assenze dal lavoro, uso di farmaci, sensazione di inadeguatezza, problemi fisici e alimentari, aumento delle spese mediche e diminuzione della soddisfazione lavorativa (16-17). Lo stress causa inoltre malattie dell'apparato digerente come le ulcere gastriche, malattie cardiovascolari, cancro e altri disturbi mentali. Ora, di fronte a questi problemi che le persone affrontano ogni giorno, si possono usare il rilassamento del corpo, i metodi farmacologici, il rilassamento della mente e la consapevolezza mentale, trattamenti non farmacologici che richiedono meno tempo di quelli convenzionali e riducono i livelli di stress e ansia. L'addestramento alla respirazione profonda e alla respirazione ritmica rientra tra i metodi di medicina complementare della sezione mente-corpo, approvati anche dall'Organizzazione mondiale della sanità. Una delle tecniche di rilassamento e di terapia è costituita dagli esercizi di respirazione ritmica. Gli esercizi di respirazione ritmica hanno un grande effetto sul miglioramento delle condizioni fisiche, mentali e psicologiche delle persone (18-19). Poiché gli esercizi di respirazione sono soggettivi e non esiste uno strumento o dispositivo per svolgerli in modo accurato, corretto e oggettivo, lo scopo della nostra invenzione è risolvere questo problema e realizzare un dispositivo specializzato per eseguire gli esercizi di respirazione, che indichi il modo corretto di svolgerli. In realtà, il dispositivo ci mostra un esercizio di respirazione e come eseguirlo in modo oggettivo. Questa idea è stata registrata presso l'Organizzazione brevettuale dell'Iran con il numero di invenzione 105293. Metodi: questo progetto è nato dall'idea di un nuovo ricercatore; poi, cercando nei contenuti scientifici di articoli e libri, titolo e proposta del progetto sono stati redatti con il parere del supervisore. Quindi il modello del dispositivo è stato progettato in collaborazione con ingegneri grafici e meccanici. Finanziamento. Lo strumento principale è stato inventato dal ricercatore. Con un ingegnere meccanico e con Solid Work, il design di questo strumento è stato realizzato con software professionale, sulla base di una proposta teorico-accademica dei ricercatori (Mahmoudi et al.) ed è pensato per la prevenzione degli errori di somministrazione dei farmaci e la corretta attuazione della terapia farmacologica. Questa idea è stata progettata con software e il file del progetto è stato poi trasferito in laboratorio dal ricercatore e dall'ingegnere meccanico per la progettazione dell'hardware e la realizzazione del mockup. La struttura di questo dispositivo è stata discussa in termini di morfologia sotto ogni angolazione e di misurazione delle forme sulla base di standard, e dopo le modifiche a forme e misure è stata riprogettata da un esperto di software. Il dispositivo per specificare e mostrare i ritmi respiratori negli esercizi di respirazione ritmica ha forma cilindrica (altezza: 6 cm, diametro: 7 cm) e comprende schermo: lunghezza 2,5 cm, larghezza 1,5 cm, altoparlante, vibratore, luci LED: R=0,5 cm, pulsante di accensione: lunghezza 1 cm, larghezza 0,5 cm e porta USB: lunghezza 1 cm, larghezza 0,5 cm. Il materiale del corpo è plastica compatta e trasparente, dotata di elevata resistenza agli urti e facile da disinfettare e pulire. Il dispositivo è collegato agli smartphone tramite Bluetooth e controllato attraverso un'applicazione. Il dispositivo ha la forma di un cilindro; la parte superiore è un coperchio (Figura 1 – Parte 1) che si apre e si chiude e dà accesso alla parte elettronica del dispositivo. Il cilindro ha una parte interna e una parte esterna. La parte interna, del diametro di 5 cm, contiene la parte elettronica del dispositivo ed è separata dalla parte esterna da una parete. La parte esterna è larga 1 cm, copre la parte interna e forma il corpo trasparente del cilindro (Figura 1 – Parte 2). Come detto, il dispositivo ha luci LED di 3 colori diversi, blu, verde e bianco, installate in linea e in fila sulla parete interna che, ricevendo il segnale dal telefono cellulare, in base al ritmo respiratorio selezionato nelle diverse fasi (inspirazione, trattenimento, espirazione), si accendono e si spengono, e fanno accendere e spegnere anche il corpo del cilindro (Figura 1 – Parte 4), offrendo la possibilità di una guida visiva. Il motivo dell'uso di blu, verde e bianco è differenziare le fasi e anche il fatto che questi colori sono rilassanti. Così, nell'intervallo tra due respiri, le luci sono tutte spente, il che significa assenza di respirazione. Come detto, il dispositivo ha un altoparlante e può riprodurre audio. Il dispositivo riceve via Bluetooth dal telefono tre suoni relativi alle diverse fasi della respirazione (inspirazione – trattenimento del respiro – espirazione) e li riproduce in base al ritmo respiratorio dagli altoparlanti installati sul retro del dispositivo (Figura 2 – Parte 7), stimolando i sensi dell'udito e della vista. I suoni selezionati sono suoni rilassanti che differenziano le varie fasi e rilassano anche la persona. Per stimolare il senso del tatto, nel dispositivo è integrato un generatore di vibrazioni che crea vibrazioni diverse in base alle diverse fasi della respirazione, stimolando il tatto e favorendo una maggiore concentrazione sull'atto del respirare. Va notato che luce, suono e vibrazione funzionano contemporaneamente per evitare la distrazione della persona, stimolando allo stesso tempo vista, udito e tatto e mantenendola concentrata sugli esercizi di respirazione. Come detto, il dispositivo ha anche uno schermo (Figura 1 – Parte 3) che mostra il numero di respiri effettuati, la durata dell'esercizio, il tipo di ritmo respiratorio e la percentuale di batteria del dispositivo. La fonte di alimentazione del cilindro è costituita da batterie interne ricaricabili, collegate alla rete elettrica tramite la porta USB (Figura 1 – Parte 6) e ricaricate, e dispone di un interruttore di accensione e spegnimento (Figura 1 – Parte 5). Ad esempio, se il ritmo desiderato è di 3 secondi di inspirazione, 1 secondo di trattenimento e 7 secondi di espirazione, le luci blu si accenderanno fila per fila dal basso verso l'alto in funzione del tempo (3 secondi). All'inizio dell'inspirazione sono accese solo le luci blu della fila inferiore; nell'arco di 3 secondi si accende la fila successiva verso l'alto e, quando si arriva alla fine della fase di inspirazione, tutte le luci blu sono accese fino alla sommità del cilindro (3 secondi). Per il trattenimento del respiro, le luci blu si spengono e si accendono le luci bianche, che restano accese fino alla fine della fase (1 secondo); per l'espirazione, le luci bianche si spengono e si accendono le luci verdi dell'intero cilindro, che si spengono fila per fila verso il basso fino a quando, a espirazione completata, tutte le luci verdi sono spente (7 secondi). Contemporaneamente all'accensione delle luci, vengono riprodotti tre suoni diversi per ogni momento di inspirazione, espirazione e trattenimento del respiro, e il vibratore crea tre schemi di vibrazione specifici per le tre fasi e aumenta la concentrazione sulla respirazione.

Figura 1

Secondo la Figura 1: 1 – Coperchio superiore 2 – Parte esterna del dispositivo 3 – Schermo 4 – Corpo 5 – Pulsante on/off 6 – Porta USB

Figura 2

Questa ricerca è stata condotta nel campo della medicina e della psichiatria. Tra i vantaggi di questo progetto c'è la disponibilità di diversi ritmi e schemi respiratori, non di un solo tipo, il che lo rende più efficiente. Considerato il coinvolgimento dei sensi della vista con la luce, dell'udito con il suono e del tatto con la vibrazione, aiuta la persona a concentrarsi sull'esecuzione corretta degli esercizi di respirazione. Le dimensioni ridotte e la leggerezza del dispositivo lo rendono portatile e utilizzabile in qualsiasi momento e luogo. Definisce in modo completo i ritmi di respirazione ritmica e aiuta a eseguirli con precisione, ed è utilizzabile anche a occhi chiusi durante la meditazione grazie a suono e vibrazione. Inoltre, secondo la ricerca di Ponzo et al. (2020), uno studio intitolato Efficacy of the Digital Therapeutic Mobile App BioBase to Reduce Stress and Improve Mental Well-Being Among University Students: Randomized Controlled Trial (20), e di Yamane et al. (2021), dal titolo Simple Wearable Device to Reduce Stress When Delivering a Speech without Pretraining (21), e secondo questa ricerca, si suggerisce l'uso di apparecchiature preventive per prevenire lo stress e favorire una migliore respirazione, nonché per prevenire disabilità e decessi dei pazienti. Risultato: sulla base dei risultati di questo studio e di altri, uno dei modi migliori per prevenire lo stress e per una migliore respirazione e le sue complicazioni che causano mortalità e disabilità è l'uso di dispositivi preventivi; questo dispositivo è stato progettato con questo scopo. Siamo pronti a collaborare con tutte le istituzioni e le persone nei campi dell'economia, dell'istruzione, della ricerca e della sanità e con le startup per questa idea. Se lo desiderate, contattateci via e-mail all'indirizzo masoudmahmoudi515@ymail.com. Conclusione: poiché lo stress è uno dei problemi comuni di questo secolo e influisce sulle prestazioni delle persone in condizioni diverse, si è visto che è la causa del 30% delle malattie e impone ogni anno costi elevati al sistema sanitario e di cura, alla famiglia e all'individuo. Questa cifra esprime solo l'aspetto materiale del problema dello stress, mentre lo stress ha grandi effetti anche su vari aspetti della vita delle persone ed è una delle questioni più importanti della vita quotidiana umana (22). Dato il crescente utilizzo e la tendenza verso le terapie complementari, queste possono essere impiegate per ridurre ansia e stress nei pazienti (23), così come è efficace l'uso, per prevenire le malattie, di dispositivi e applicazioni basati sulla ricerca (24). In questo articolo viene progettato un prototipo per migliorare ansia e stress e la respirazione efficace. Sulla base delle esigenze del sistema sanitario in materia di prevenzione, costruendo questo dispositivo e immettendolo sul mercato, esso può essere presentato come una soluzione migliore rispetto ai metodi disponibili per prevenire questi errori.

Autore:* Autore di riferimento: Mohammadmasoud Mahmoudi, laurea in infermieristica,

Young Researchers and elite club, Semnan Branch, Islamic Azad University, Semnan, Iran. E-mail: masoudmahmoudi515@ymail.com./Tel.: +989394578139