• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.05.2017
Редакция Naked Science
351

Канадцы сделали футболку с монитором дыхания

Исследователи из Университета Лаваля разработали и испытали миниатюрную гибкую антенну, которая может измерять частоту дыхания без контакта с телом.

untitled-2
©Wikipedia / Автор: Caristania Fabricius

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.

 

Принцип работы датчика / ©Philippe Guay et al., Sensors, 2017

 

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 опубликована в журнале Sensors.

Ранее швейцарские ученые представили неинвазивную систему мониторинга дыхания новорожденных на основе высокочувствительных видеокамер.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
19 апреля
Дарья Г.

По оценкам ученых, «свободных» планет в Млечном Пути может быть в 20 раз больше, чем звезд. Так как планеты сами не светятся, разглядеть их сложно: их ищут гравилинзированием, лучше всего обнаруживающим самые массивные планеты типа Юпитера. Но вот удалось найти еще одну такую «сироту», причем не массивную с Юпитер, а земного размера. И ученые уверены, что это лишь первая находка из многих.

Позавчера, 16:49
Андрей

Международная группа геофизиков изучила облик внутреннего ядра Земли, чтобы выяснить, какой у него тип тепловой конвекции. В ходе исследования ученые обнаружили самые горячие и самые холодные точки в центре планеты.

19 апреля
Александр Березин

В норме чем больше становится видов в группе, тем острее они конкурируют между собой, что сначала замедляет возникновение новых видов, а затем ведет к вымиранию. Новая научная работа показала, что у рода Homo ситуация почему-то была обратной: чем больше видов он образовывал, тем быстрее возникали новые дополнительные. Среди позвоночных подобных примеров нет, только среди жуков на изолированных островах. Ученые выдвинули ряд гипотез, позволяющих объяснить столь удивительный результат.

19 апреля
Дарья Г.

По оценкам ученых, «свободных» планет в Млечном Пути может быть в 20 раз больше, чем звезд. Так как планеты сами не светятся, разглядеть их сложно: их ищут гравилинзированием, лучше всего обнаруживающим самые массивные планеты типа Юпитера. Но вот удалось найти еще одну такую «сироту», причем не массивную с Юпитер, а земного размера. И ученые уверены, что это лишь первая находка из многих.

Позавчера, 16:49
Андрей

Международная группа геофизиков изучила облик внутреннего ядра Земли, чтобы выяснить, какой у него тип тепловой конвекции. В ходе исследования ученые обнаружили самые горячие и самые холодные точки в центре планеты.

19 апреля
Александр Березин

В норме чем больше становится видов в группе, тем острее они конкурируют между собой, что сначала замедляет возникновение новых видов, а затем ведет к вымиранию. Новая научная работа показала, что у рода Homo ситуация почему-то была обратной: чем больше видов он образовывал, тем быстрее возникали новые дополнительные. Среди позвоночных подобных примеров нет, только среди жуков на изолированных островах. Ученые выдвинули ряд гипотез, позволяющих объяснить столь удивительный результат.

8 апреля
Василий Парфенов

Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.

28 марта
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

29 марта
Ольга Иванова

Ученые из США и Швейцарии определили четыре ключевых механизма, задействованных в трансформации личности человека. Но ни один из них не сработает без самого главного — сильного желания измениться.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: