Гибкие и незаметные сенсоры для обнаружения физиологических сигналов на коже

Американские инженеры из Стэнфордского университета разработали способ обнаружения физиологических сигналов, получаемых с кожи, с помощью датчиков, закрепленных как пластыри, которые беспроводным способом передают показания на приемник, прикрепленный к одежде.

Исследователи приклеивали сенсоры к запястью и животу одного испытуемого, чтобы контролировать пульс и дыхание человека, определяя, как его кожа растягивается и сокращается при каждом ударе сердца или вдохе. Аналогичным образом, наклейки на локтях и коленях человека отслеживают движения рук и ног, измеряя натяжение или расслабление кожи при каждом сгибании соответствующей мышцы.

Разработчики считают, что эта носимая технология под названием BodyNet будет в первую очередь использоваться в медицинских учреждениях для наблюдения, к примеру, за пациентами с нарушениями сна или заболеваниями сердца.

Университетская лаборатория уже разрабатывает новые подобные наклейки, которые должны анализировать пот и другие выделения для отслеживания таких переменных параметров, как температура тела и стресс. Конечной целью является создание ряда беспроводных датчиков, которые прилипают к коже и работают в сочетании с умной одеждой для более точного отслеживания более широкого спектра показателей здоровья, чем смартфоны или часы, используемые потребителями сегодня.

Цель команды ученых заключается в разработке технологии, которая была бы удобной в ношении и не имела бы батарей или жестких электронных элементов для предотвращения повреждения кожи от контакта с такими устройствами.

С этой целью ученые остановились на варианте с RFID - технологии, используемой для управления бесключевым доступом в закрытые помещения. Когда человек держит удостоверение личности с чипом RFID рядом с приемником RFID, антенна в удостоверении личности получает немного энергии с приемника и использует ее для генерации кода, который затем направляется обратно к приемнику.

Наклейка BodyNet похожа на идентификационную карточку. Она оснащена антенной, которая получает небольшую часть энергии от приемника на одежде для питания своих датчиков. Затем он снимает показания с кожи и направляет их обратно к приемнику, расположенному поблизости.

Но чтобы заставить работать такую беспроводную наклейку, исследователи должны были создать антенну, которая могла бы растягиваться и сгибаться, как кожа. Они изготовили ее, печатая проводящими чернилами прямо на резиновой подложке-наклейке. Однако, когда антенна сгибается или растягивается, эти движения делают ее сигнал слишком слабым и нестабильным, чтобы быть полезным. Поэтому исследователи разработали новый тип RFID системы, которая может передавать сильные и точные сигналы на приемник, несмотря на постоянные колебания. Затем приемник, работающий от батареи, использует Bluetooth для периодической загрузки данных с наклеек на смартфон, компьютер или другую постоянную систему хранения.