Technologia do noszenia działa jak opaska do monitorowania stanu zdrowia
Naukowcy opracowali innowacyjne urządzenie do noszenia na ciele, które śledzi ruch, tętno i oddychanie bez użycia przewodów, baterii ani obwodów. Urządzenie przykleja się do ludzkiej skóry jak plaster.
Ludzka skóra to fascynujący organ. W rzeczywistości jest to największy i najcięższy organ w ludzkim ciele, rozciągający się średnio do około 20 stóp kwadratowych.
Główną funkcją skóry jest ochrona; tworzy barierę między naszym wnętrzem a światem zewnętrznym. Jednak skóra nie tylko chroni nas.
Różne warstwy skóry tworzą nowe komórki, nadają jej kolor i magazynują tłuszcz. Skóra pomaga również kontrolować temperaturę ciała i utratę wody oraz zawiera zakończenia nerwowe, które pomagają nam wykryć ucisk, wibracje, dotyk i ból.
Nasza skóra może wiele zdradzić na temat naszych stanów wewnętrznych, ponieważ zewnętrzne oznaki zmian fizjologicznych mogą zapewnić okno na nasze warunki fizyczne i emocjonalne. Naukowcy wykorzystują na przykład galwaniczną reakcję skóry, aby uzyskać wgląd w poziom pobudzenia, „stresu, podniecenia, zaangażowania, frustracji i złości” u danej osoby.
Teraz naukowcy opracowali sposób wykorzystania tych sygnałów skóry za pomocą urządzenia, które nie wymaga baterii, przewodów ani chipów.
Zhenan Bao, profesor inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Stanforda w Kalifornii, i jej zespół zaprojektowali plaster, który przykleja się do skóry jak plaster i mierzy, jak skóra człowieka się rozciąga i kurczy.
Urządzenie następnie wysyła te odczyty bezprzewodowo do odbiornika przymocowanego do ubrania osoby.
Na podstawie tych odczytów naukowcy byli w stanie monitorować oddech i tętno osoby, a także ruchy rąk i nóg.
Prof. Bao i zespół opisują w czasopiśmie swoje urządzenie do noszenia na ciele Nature Electronics.
Jak działa BodyNET
Naukowcy nazwali swoje urządzenie „siecią czujników obszaru ciała” lub „BodyNET” i definiują je jako „zbiór połączonych w sieć czujników, których można używać do monitorowania ludzkich sygnałów fizjologicznych”.
W artykule naukowcy opisują, w jaki sposób przetestowali BodyNET. Przyklejali czujniki do nadgarstka i brzucha uczestnika, aby wykryć jego puls i oddech.
Umieszczenie czujników na łokciach i kolanach uczestnika dało badaczom znać, kiedy dana osoba się poruszyła, ponieważ plaster wykrył rozciąganie i kurczenie się skóry w obszarach odpowiadających zgięciom mięśni.
BodyNET działa przy użyciu identyfikacji radiowej (RFID) - technologii, która jest również stosowana w systemach dostępu bezkluczykowego i kartach z kluczami.
W przypadku kart-kluczy antena na karcie pobiera energię RFID z odbiornika i wykorzystuje ją do generowania kodu dostępu. Karta następnie odsyła to hasło z powrotem do odbiorcy.
W przypadku BodyNET naukowcy musieli znaleźć sposób na przesyłanie energii RFID przez antenę, która mogłaby rozszerzać się, kurczyć i zginać wraz ze skórą.
Naukowcy użyli metalicznego atramentu do stworzenia tej anteny, ale wkrótce zdali sobie sprawę, że sygnał nie był wystarczająco silny, aby nadążyć za ciągłymi ruchami i fluktuacjami anteny i skóry.
Dlatego zaprojektowali nowatorski, silniejszy typ systemu RFID, który wysyłałby stabilniejsze i dokładniejsze sygnały. Ten innowacyjny system wykorzystuje również technologię Bluetooth do przesyłania odczytów z odbiornika do smartfona lub innego urządzenia bezprzewodowego.
Naukowcy mają nadzieję, że pracownicy służby zdrowia będą używać tego urządzenia do monitorowania osób z problemami ze snem i chorobami serca. Kolejnym krokiem dla zespołu jest ustalenie, w jaki sposób plaster może również wykrywać pot i temperaturę.
„Sądzimy, że pewnego dnia możliwe będzie stworzenie układu czujników skóry całego ciała do zbierania danych fizjologicznych bez zakłócania normalnego zachowania osoby”.
Prof. Zhenan Bao
