Wearable Tech funktioniert wie ein Pflaster, um die Gesundheit zu überwachen
Wissenschaftler haben ein innovatives, tragbares technisches Gerät entwickelt, das Bewegung, Herzfrequenz und Atmung ohne Verwendung von Drähten, Batterien oder Schaltkreisen verfolgt. Das Gerät haftet wie ein Pflaster an der menschlichen Haut.
Die menschliche Haut ist ein faszinierendes Organ. Tatsächlich ist es das größte und schwerste Organ des menschlichen Körpers und erstreckt sich im Durchschnitt über 20 Quadratfuß.
Die Hauptfunktion der Haut ist der Schutz. es schafft eine Barriere zwischen unserem Inneren und der Außenwelt. Haut schützt uns jedoch viel mehr als nur.
Die verschiedenen Hautschichten bilden neue Zellen, geben der Haut ihre Farbe und speichern Fett. Die Haut hilft auch bei der Kontrolle der Körpertemperatur und des Wasserverlusts und enthält Nervenenden, mit denen wir Druck, Vibrationen, Berührungen und Schmerzen erkennen können.
Unsere Haut kann viel über unsere inneren Zustände verraten, da äußere Anzeichen physiologischer Veränderungen ein Fenster in unsere physischen und emotionalen Zustände bieten können. Forscher nutzen die galvanische Hautreaktion beispielsweise, um Einblicke in das Erregungsniveau, den Stress, die Aufregung, das Engagement, die Frustration und den Ärger einer Person zu erhalten.
Jetzt haben Wissenschaftler eine Möglichkeit entwickelt, diese Hautsignale mit einem Gerät zu nutzen, das keine Batterien, Drähte oder Chips benötigt.
Zhenan Bao, Professorin für Chemieingenieurwesen an der Stanford University in Kalifornien, und ihr Team haben ein Pflaster entworfen, das wie ein Pflaster an der Haut haftet und misst, wie sich die Haut einer Person dehnt und zusammenzieht.
Das Gerät sendet diese Messwerte dann drahtlos an einen Empfänger, der an der Kleidung der Person angebracht ist.
Basierend auf diesen Messwerten konnten die Forscher die Atmung und Herzfrequenz einer Person sowie ihre Arm- und Beinbewegungen überwachen.
Prof. Bao und das Team beschreiben ihr tragbares technisches Gerät in der Zeitschrift Naturelektronik.
Wie das BodyNET funktioniert
Die Forscher nannten ihr Gerät "Body Area Sensor Network" oder "BodyNET" und definierten es als "eine Sammlung vernetzter Sensoren, mit denen physiologische Signale des Menschen überwacht werden können".
In der Arbeit beschreiben die Forscher, wie sie das BodyNET getestet haben. Sie klebten die Sensoren an Handgelenk und Bauch eines Teilnehmers, um ihren Puls und ihre Atmung zu erfassen.
Durch Platzieren der Sensoren an Ellbogen und Knien des Teilnehmers konnten die Forscher wissen, wann sich die Person bewegte, da das Pflaster die Dehnung und Kontraktion der Haut in den Bereichen erkannte, die den angespannten Muskeln entsprachen.
Das BodyNET arbeitet mit RFID (Radiofrequenz Identification) - einer Technologie, die auch in schlüssellosen Zugangssystemen und Schlüsselkarten verwendet wird.
Bei Schlüsselkarten nimmt eine Antenne in der Karte RFID-Energie vom Empfänger auf und generiert daraus einen Passcode. Die Karte sendet diesen Passcode dann an den Empfänger zurück.
Für das BodyNET mussten die Forscher einen Weg finden, RFID-Energie über eine Antenne zu übertragen, die sich mit der Haut ausdehnen, zusammenziehen und biegen kann.
Die Wissenschaftler verwendeten Metalltinte, um diese Antenne herzustellen, stellten jedoch bald fest, dass das Signal nicht stark genug war, um mit den ständigen Bewegungen und Schwankungen der Antenne und der Haut Schritt zu halten.
Deshalb haben sie ein neuartiges, stärkeres RFID-System entwickelt, das stabilere und genauere Signale sendet. Dieses innovative System verwendet auch Bluetooth-Technologie, um die Messwerte vom Empfänger an ein Smartphone oder ein anderes drahtloses Gerät zu senden.
Die Forscher hoffen, dass Angehörige der Gesundheitsberufe das Gerät verwenden, um Menschen mit Schlafstörungen und Herzerkrankungen zu überwachen. Für das Team besteht der nächste Schritt darin, herauszufinden, wie das Pflaster auch Schweiß und Temperatur erkennen kann.
"Wir glauben, dass es eines Tages möglich sein wird, ein Ganzkörper-Hautsensor-Array zu erstellen, um physiologische Daten zu sammeln, ohne das normale Verhalten einer Person zu beeinträchtigen."
Prof. Zhenan Bao
