Носимые устройства работают как пластырь для контроля здоровья
Ученые разработали инновационное носимое техническое устройство, которое отслеживает движение, частоту сердечных сокращений и дыхание без использования каких-либо проводов, батарей или цепей. Устройство прилипает к коже человека как пластырь.
Кожа человека - удивительный орган. Фактически, это самый большой и самый тяжелый орган человеческого тела, в среднем занимающий около 20 квадратных футов.
Основная функция кожи - защитная; он создает барьер между нашим внутренним миром и внешним миром. Однако кожа делает гораздо больше, чем просто защищает нас.
Различные слои кожи создают новые клетки, придают коже ее цвет и накапливают жир. Кожа также помогает контролировать температуру тела и потерю воды, и она содержит нервные окончания, которые помогают нам обнаруживать давление, вибрацию, прикосновение и боль.
Наша кожа может многое сказать о нашем внутреннем состоянии, поскольку внешние признаки физиологических изменений могут дать нам окно в наше физическое и эмоциональное состояние. Исследователи используют кожно-гальваническую реакцию, например, чтобы получить представление об уровнях возбуждения, «стресса, возбуждения, вовлеченности, разочарования и гнева».
Теперь ученые разработали способ использовать эти сигналы кожи с помощью устройства, которое не требует батарей, проводов или микросхем.
Женан Бао, профессор химической инженерии Стэнфордского университета в Калифорнии, и ее команда разработали пластырь, который прилипает к коже, как пластырь, и измеряет, как кожа человека растягивается и сжимается.
Затем устройство отправляет эти показания по беспроводной сети на приемник, прикрепленный к одежде человека.
Основываясь на этих показаниях, исследователи смогли отслеживать дыхание и частоту сердечных сокращений человека, а также движения его рук и ног.
Профессор Бао и его команда описывают свое носимое техническое устройство в журнале. Природа Электроника.
Как работает BodyNET
Исследователи назвали свое устройство «сенсорной сетью области тела» или «BodyNET» и определяют его как «набор сетевых сенсоров, которые можно использовать для отслеживания физиологических сигналов человека».
В статье исследователи описывают, как они тестировали BodyNET. Они прикрепили датчики к запястью и животу участника, чтобы определить его пульс и дыхание.
Размещение датчиков на локтях и коленях участника позволяет исследователям знать, когда человек двигался, поскольку пластырь обнаруживал растяжение и сокращение кожи в областях, соответствующих сгибаемым мышцам.
BodyNET работает с использованием радиочастотной идентификации (RFID) - технологии, которая также используется в системах доступа без ключа и карточках-ключах.
В случае с ключевыми картами антенна в карте принимает энергию RFID от приемника и использует ее для генерации кода доступа. Затем карта отправляет этот пароль обратно приемнику.
Для BodyNET исследователи должны были найти способ передавать энергию RFID через антенну, которая могла бы расширяться, сжиматься и изгибаться вместе с кожей.
Ученые использовали металлические чернила для создания этой антенны, но вскоре они поняли, что сигнал был недостаточно сильным, чтобы справиться с постоянными движениями и колебаниями антенны и кожи.
Поэтому они разработали новый, более мощный тип RFID-системы, которая будет отправлять более стабильные и точные сигналы. Эта инновационная система также использует технологию Bluetooth для отправки показаний с приемника на смартфон или любое другое беспроводное устройство.
Исследователи надеются, что медицинские работники будут использовать устройство для наблюдения за людьми с проблемами сна и сердечными заболеваниями. Следующие шаги команды - выяснить, как пластырь может определять пот и температуру.
«Мы думаем, что однажды можно будет создать массив датчиков кожи всего тела для сбора физиологических данных, не нарушая нормального поведения человека».
Проф. Чжэнань Бао
