ウェアラブル技術は、健康状態を監視するための絆創膏のように機能します
科学者たちは、ワイヤー、バッテリー、回路を使用せずに、動き、心拍数、呼吸を追跡する革新的なウェアラブル技術デバイスを設計しました。デバイスは、バンドエイドのように人間の皮膚に付着します。
人間の皮膚は魅力的な器官です。実際、それは人体の中で最も大きくて重い器官であり、平均して約20平方フィートに広がっています。
皮膚の主な機能は保護です。それは私たちの内面と外界の間に障壁を作ります。しかし、肌は私たちを守るだけではありません。
皮膚のさまざまな層が新しい細胞を作り、皮膚に色を与え、脂肪を蓄えます。皮膚はまた、体温と水分喪失を制御するのに役立ち、圧力、振動、接触、および痛みを検出するのに役立つ神経終末が含まれています。
生理学的変化の外向きの兆候が私たちの身体的および感情的な状態への窓を提供することができるので、私たちの皮膚は私たちの内部状態について多くを与えることができます。研究者は、たとえば、皮膚電気反応を使用して、人の覚醒レベル、「ストレス、興奮、関与、欲求不満、怒り」についての洞察を得ます。
現在、科学者たちは、バッテリー、ワイヤー、またはチップを必要としないデバイスでこれらの皮膚信号を利用する方法を開発しました。
カリフォルニア州スタンフォード大学の化学工学教授であるZhenanBaoと彼女のチームは、絆創膏のように皮膚に付着し、人の皮膚がどのように伸び縮みするかを測定するパッチを設計しました。
次に、デバイスはこれらの測定値を人の服に取り付けられた受信機にワイヤレスで送信します。
これらの測定値に基づいて、研究者は人の呼吸と心拍数、および腕と脚の動きを監視することができました。
バオ教授とチームは、ジャーナルでウェアラブル技術デバイスについて説明しています ネイチャーエレクトロニクス.
BodyNETの仕組み
研究者たちは、デバイスを「ボディエリアセンサーネットワーク」または「BodyNET」と名付け、「人間の生理学的信号を監視するために使用できるネットワークセンサーのコレクション」と定義しています。
この論文では、研究者はBodyNETをどのようにテストしたかを説明しています。彼らはセンサーを参加者の手首と腹部に貼り付けて、脈拍と呼吸を検出しました。
参加者の肘と膝にセンサーを配置すると、パッチが屈曲した筋肉に対応する領域の皮膚の伸縮を検出したため、人がいつ動いたかを研究者に知らせます。
BodyNETは、RFID（Radiofrequency Identification）を使用して動作します。これは、キーレスアクセスシステムやキーカードでも使用されているテクノロジです。
キーカードの場合、カード内のアンテナが受信機からRFIDエネルギーを取得し、それを使用してパスコードを生成します。次に、カードはこのパスコードを受信者に送り返します。
BodyNETの場合、研究者は、皮膚に沿って拡張、収縮、および曲がることができるアンテナを介してRFIDエネルギーを送信する方法を見つける必要がありました。
科学者たちはメタリックインクを使用してこのアンテナを作成しましたが、アンテナと皮膚の絶え間ない動きと変動に追いつくには信号が十分に強くないことにすぐに気付きました。
そこで彼らは、より安定した正確な信号を送信する、新しい、より強力なタイプのRFIDシステムを設計しました。この革新的なシステムは、Bluetoothテクノロジーを使用して、受信機からスマートフォンやその他のワイヤレスデバイスに測定値を送信します。
研究者たちは、医療専門家がこのデバイスを使用して、睡眠障害や心臓病のある人々を監視することを望んでいます。チームにとって、次のステップは、パッチがどのように汗と温度も検出できるかを理解することです。
「いつの日か、人の通常の行動を妨げることなく生理学的データを収集するための全身皮膚センサーアレイを作成することが可能になると思います。」
鮑哲南教授
