Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Пневмотахометр в футболке

Канадцы сделали футболку с монитором дыхания

Денис Стригун, Naked Science

t-shirt1.png

Развитие носимой электроники позволяет создавать мобильные устройства для мониторинга показателей жизненно важных функций. Так, коммерчески доступные смарт-часы и фитнес-трекеры способны вести статистику, например, частоты пульса, что упрощает раннюю и дистанционную диагностику болезней сердца. Большинство таких систем, однако, не могут измерять частоту дыхания – хотя это могло бы предотвратить осложнения при астме, хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) и апноэ во сне. Существующие прототипы подобных приборов обычно предполагают подключение датчиков или электродов к телу пользователя, что может ограничивать его движения и надежность.

Более перспективной считается интеграция носимых мониторов дыхания с текстилем по технологии сверхширокополосных импульсных радиосигналов (Impulse RadioUltra WideBand, IR UWB). По сравнению с аналогами, она требует менее громоздкой аппаратуры и в то же время обладает чрезвычайно высокой точностью передачи данных. Тем не менее, сейчас в «умной» одежде IR UWB, как правило, реализуется на базе сравнительно крупных патч-антенн из токопроводящих нитей – например, в форме квадратных лепестков – толщиной от шести до семи миллиметров. Чтобы уменьшить площадь устройства, канадские инженеры разработали антенну в виде фрагментов архимедовой спирали .

t-shirt2.png
Принцип работы датчика

Прототип имеет две дуги общей длиной 10 сантиметров и изготовлен из кварцевого стекла с покрытием из полиимида и серебра. Прибор обладает электрическим сопротивлением 3±1 ом на сантиметр и работает на резонансной частоте 2,45 гигагерца. В рамках испытаний авторы приклеили устройство к хлопчатобумажной футболке на уровне груди: при вдохе грудная клетка расширялась, растягивая дуги (не деформируя материал), что в сочетании с изменением диэлектрической проницаемости легких (с 20,51 до 48,45) «сдвигало» резонансную частоту антенны. Информация о сигнале антенны непрерывно передавалась на векторный анализатор электрических цепей (VNA) и затем на компьютер.

Таким образом, по «сдвигам» ученые могли оценить частоту дыхания. Чувствительность датчика составила 1,4 мегагерца на миллиметр. Так, перемещение грудной клетки всего на 3,6 миллиметра приводило к значительному изменению резонансной частоты – на 30 мегагерц. Помимо небольших размеров и высокой чувствительности, к преимуществам устройства авторы отнесли отсутствие контактов с кожей, что позволяет использовать его в обследовании младенцев. При этом в естественных условиях вместо векторного анализатора частоту антенны можно отслеживать с помощью других технологий, например узкополосных фильтров, работающих в ISM-диапазонах, к которым относится Bluetooth.

Статья Guay et al. Wearable Contactless Respiration Sensor Based on Multi-Material Fibers Integrated into Textile опубликована в журнале Sensors.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 23.05.2017


Читать статьи по темам:

биосенсоры здоровье экспресс-диагностика Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Лаборатория в трусах

Микроскопические углеродные датчики на резинке мужских трусов определяют давление, частоту пульса и уровень физической активности человека (по содержанию на коже перекиси водорода и кофермента НАДH, отражающих интенсивность окислительных реакций в организме).

читать

Трусы-тонометр

Принцип действия трусов-тонометра основан на недавно обнаруженной зависимости между скоростью пульсовой волны и артериальным давлением

читать

Бегуны со встроенными датчиками

В них встроены специальные датчики, отслеживающие множество параметров, которые собирают информацию и в режиме реального времени передают ее по модулю Bluetooth на смартфон или компьютер для дальнейшей оценки самим спортсменом или врачами.

читать

Покупайте «умные таблетки»!

Скоро в британских аптеках начнут продавать «умные» таблетки, которые будут следить не только за тем, вовремя ли пациент их принял, но и вести мониторинг нескольких показателей состояния его здоровья и даже поведения.

читать

Пациент, дыхните!

Недостатком газоанализаторов для применения в медицинской практике можно считать их высокую стоимость и большой размер. Поэтому ведутся разработки портативных систем анализа.

читать

Регулятор концентрации препаратов в крови

Новая технология позволяет поддерживать оптимальную дозу лекарственного средства в кровотоке без риска развития передозировки или недостаточности дозы.

читать