Wearable-technologie werkt als een pleister om de gezondheid te bewaken
Wetenschappers hebben een innovatief, draagbaar technisch apparaat ontworpen dat beweging, hartslag en ademhaling bijhoudt zonder kabels, batterijen of circuits te gebruiken. Het apparaat kleeft aan de menselijke huid als een pleister.
De menselijke huid is een fascinerend orgaan. In feite is het het grootste en zwaarste orgaan van het menselijk lichaam, gemiddeld ongeveer 6 vierkante meter groot.
De belangrijkste functie van de huid is beschermend; het creëert een barrière tussen onze binnenkant en de externe wereld. De huid doet echter veel meer dan ons beschermen.
De verschillende huidlagen maken nieuwe cellen aan, geven de huid kleur en slaan vet op. De huid helpt ook de lichaamstemperatuur en het vochtverlies onder controle te houden, en bevat zenuwuiteinden die ons helpen druk, trillingen, aanraking en pijn te detecteren.
Onze huid kan veel verklappen over onze interne toestand, aangezien uiterlijke tekenen van fysiologische veranderingen een venster kunnen bieden op onze fysieke en emotionele toestand. Onderzoekers gebruiken de galvanische huidreactie bijvoorbeeld om inzicht te krijgen in iemands niveaus van opwinding, 'stress, opwinding, betrokkenheid, frustratie en woede'.
Nu hebben wetenschappers een manier ontwikkeld om deze huidsignalen te benutten met een apparaat dat geen batterijen, draden of chips nodig heeft.
Zhenan Bao, een professor in chemische technologie aan de Stanford University in Californië, en haar team hebben een pleister ontworpen die aan de huid kleeft als een pleister en meet hoe iemands huid rekt en samentrekt.
Het apparaat stuurt deze metingen vervolgens draadloos naar een ontvanger die aan de kleding van de persoon is bevestigd.
Op basis van deze metingen konden de onderzoekers de ademhaling en hartslag van een persoon volgen, evenals hun arm- en beenbewegingen.
Prof. Bao en het team beschrijven hun draagbare technische apparaat in het tijdschrift Natuur elektronica.
Hoe de BodyNET werkt
De onderzoekers noemden hun apparaat 'body area sensor network' of 'BodyNET', en ze definiëren het als 'een verzameling genetwerkte sensoren die kunnen worden gebruikt om menselijke fysiologische signalen te volgen'.
In de paper beschrijven de onderzoekers hoe ze de BodyNET hebben getest. Ze plakten de sensoren op de pols en buik van een deelnemer om hun pols en ademhaling te detecteren.
Door de sensoren op de ellebogen en knieën van de deelnemer te plaatsen, konden de onderzoekers weten wanneer de persoon bewoog, aangezien de pleister het uitrekken en samentrekken van de huid detecteerde in de gebieden die overeenkwamen met de gebogen spieren.
De BodyNET werkt met radiofrequentie-identificatie (RFID) - een technologie die ook wordt gebruikt in keyless access-systemen en sleutelkaarten.
Bij sleutelkaarten pikt een antenne in de kaart RFID-energie op van de ontvanger en gebruikt deze om een toegangscode te genereren. De kaart stuurt deze toegangscode vervolgens terug naar de ontvanger.
Voor de BodyNET moesten de onderzoekers een manier vinden om RFID-energie door een antenne te sturen die met de huid kon uitzetten, samentrekken en buigen.
De wetenschappers gebruikten metaalinkt om deze antenne te maken, maar ze realiseerden zich al snel dat het signaal niet sterk genoeg was om de constante bewegingen en fluctuaties van de antenne en de huid bij te houden.
Dus ontwierpen ze een nieuw, sterker type RFID-systeem dat stabielere en nauwkeurigere signalen zou verzenden. Dit innovatieve systeem maakt ook gebruik van Bluetooth-technologie om de metingen van de ontvanger naar een smartphone of een ander draadloos apparaat te sturen.
De onderzoekers hopen dat zorgprofessionals het apparaat gaan gebruiken om mensen met slaapproblemen en hartaandoeningen te monitoren. Voor het team zijn de volgende stappen om erachter te komen hoe de pleister ook zweet en temperatuur kan detecteren.
"We denken dat het op een dag mogelijk zal zijn om een volledige lichaamshuidsensorreeks te maken om fysiologische gegevens te verzamelen zonder het normale gedrag van een persoon te verstoren."
Prof. Zhenan Bao
