Bärbar teknik fungerar som ett plåster för att övervaka hälsan
Forskare har designat en innovativ, bärbar teknisk enhet som spårar rörelse, hjärtfrekvens och andning utan att använda några ledningar, batterier eller kretsar. Enheten håller fast vid människans hud som ett plåster.
Den mänskliga huden är ett fascinerande organ. Faktum är att det är det största och tyngsta organet i människokroppen, som i genomsnitt sträcker sig till cirka 20 kvadratmeter.
Hudens huvudfunktion är skyddande; det skapar en barriär mellan våra inre och den yttre världen. Hud gör dock mycket mer än att skydda oss.
De olika hudlagren skapar nya celler, ger huden dess färg och lagrar fett. Huden hjälper också till att kontrollera kroppstemperatur och vattenförlust, och den innehåller nervändar som hjälper oss att upptäcka tryck, vibrationer, beröring och smärta.
Vår hud kan ge mycket bort om våra inre tillstånd, eftersom yttre tecken på fysiologiska förändringar kan ge ett fönster in i våra fysiska och emotionella tillstånd. Forskare använder den galvaniska hudresponsen, till exempel för att få insikt i en persons upphetsning, "stress, spänning, engagemang, frustration och ilska."
Nu har forskare utvecklat ett sätt att utnyttja dessa hudsignaler med en enhet som inte kräver batterier, ledningar eller chips.
Zhenan Bao, professor i kemiteknik vid Stanford University, i Kalifornien, och hennes team har utformat en plåster som fäster på huden som ett plåster och mäter hur en persons hud sträcker sig och dras samman.
Enheten skickar sedan dessa avläsningar trådlöst till en mottagare som är ansluten till personens kläder.
Baserat på dessa avläsningar kunde forskarna övervaka en persons andning och hjärtfrekvens, liksom deras arm- och benrörelser.
Prof. Bao och teamet beskriver sin bärbara tekniska enhet i tidskriften Naturelektronik.
Hur BodyNET fungerar
Forskarna kallade sin enhet för "kroppsensornätverk" eller "BodyNET" och de definierar det som "en samling nätverkssensorer som kan användas för att övervaka mänskliga fysiologiska signaler."
I uppsatsen beskriver forskarna hur de testade BodyNET. De fastnade sensorerna på en deltagares handled och buk för att upptäcka deras puls och andning.
Att placera sensorerna på deltagarens armbågar och knän låter forskarna veta när personen rörde sig, eftersom plåstret upptäckte hudens töjning och kontraktion i de områden som motsvarade de böjda musklerna.
BodyNET fungerar med radiofrekvensidentifiering (RFID) - en teknik som också används i nyckelfria åtkomstsystem och nyckelkort.
Med nyckelkort hämtar en antenn i kortet RFID-energi från mottagaren och använder den för att generera ett lösenord. Kortet skickar sedan tillbaka det här lösenordet till mottagaren.
För BodyNET var forskarna tvungna att hitta ett sätt att överföra RFID-energi genom en antenn som kunde expandera, dra ihop sig och böja sig tillsammans med huden.
Forskarna använde metalliskt bläck för att skapa denna antenn, men de insåg snart att signalen inte var tillräckligt stark för att hålla jämna steg med antennens och hudens konstanta rörelser och svängningar.
Så de utformade en ny, starkare typ av RFID-system som skulle skicka mer stabila och exakta signaler. Detta innovativa system använder också Bluetooth-teknik för att skicka avläsningarna från mottagaren till en smartphone eller någon annan trådlös enhet.
Forskarna hoppas att vårdpersonal kommer att använda enheten för att övervaka personer med sömnproblem och hjärtproblem. För laget är nästa steg att ta reda på hur plåstret också kan upptäcka svett och temperatur.
"Vi tror att det en dag kommer att vara möjligt att skapa en helsensoruppsättning för hela kroppen för att samla in fysiologiska data utan att störa en persons normala beteende."
Prof. Zhenan Bao
