Канадцы сделали футболку с монитором дыхания — Naked Science
5 минут
Редакция

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

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.
Вчера, 21:19
5 минут
Мария Кривоченко

Попав в пасть лягушки, жуки обычно погибают. Хотя земноводные не могут перемолоть их зубами, как это делают млекопитающие, желудочный сок разъедает большинство насекомых. Однако водолюбы смогли выжить и выбраться наружу через кишечник без повреждений.

5 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Компания SpaceX запустила демонстратор технологий корабля Starship с техасского космодрома в деревне Бока-Чика. Аппарат поднялся на 150 метров и приземлился в другой части тестовой площадки.

Вчера, 11:44
6 минут
Денис Гордеев

Соседняя планета, скорее всего, была покрыта толстым слоем льда, что в корне противоречит принятым ныне концепциям.

Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: