Zukünftige Wearable-Technologie könnte wie eine zweite Haut sein

Home » Zukünftige Wearable-Technologie könnte wie eine zweite Haut sein

Tragbare Technologie ist überall. Wenn Sie sich in Ihrem Büro oder Klassenzimmer, bei einem Familientreffen oder einem Trainingskurs umsehen, trägt wahrscheinlich jemand eine Smartwatch, einen Fitnesstracker oder ein anderes elektronisches Gerät, das erkennen kann, um die Signale seines Körpers zu überwachen und zu analysieren.

Aktivitätstracker sind besonders beliebt, und Wearables können auch wichtige Instrumente zur Überwachung der Gesundheit einer Person sein, indem sie Metriken wie Herzfrequenz und Blutsauerstoffgehalt verfolgen.

Aber sie stoßen an eine Grenze. Die meisten Wearables bestehen aus in Hartplastik eingebetteten Sensoren.

„Es ist steif, es ist unbequem. Niemand will mit starren Gegenständen herumlaufen, die an seinem Körper festgeschnallt sind, oder? » sagt Canek Fuentes-Hernández, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der Northeastern. „Es ist nicht sehr tragbar.“

Canek Fuentes-Hernandez, außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik an der Northeastern. Foto von Alyssa Stone/Northeastern University

Diese Starrheit schränkte den Einsatz von Wearables ein, sagte Fuentes-Hernandez. Aber er hat vielleicht eine Lösung geschaffen: ein flexibles Material, das sich wie (und mit) der Haut eines Benutzers dehnen und biegen kann.

„Materialien wie das von uns entwickelte könnten möglicherweise zu Sensoren führen, die einfach auf der Haut angebracht werden könnten, und der Träger dieser Sensoren würde ihre Anwesenheit nicht einmal bemerken, weil sie sich einfach wie Haut verhalten“, erklärt Fuentes-Hernández.

Dieses Material wie eine zweite Haut könnte einem Benutzer nicht nur mehr Komfort bieten, sondern auch dazu beitragen, ein anderes Problem mit Kleidung zu lösen: Kraft. Geräte, die ständig Körperfunktionen überwachen, können schnell Strom verbrauchen, sagt Fuentes-Hernandez. Und wenn ihr Ziel darin besteht, etwas ständig zu überwachen, ist ein Gerät, das häufig entfernt und aufgeladen werden muss, weniger nützlich.

Das Material, das Fuentes-Hernandez und seine Kollegen entwickelt haben, ist ein Halbleiter, der in Geräten verwendet werden kann, die Licht verwenden, um Signale vom Körper zu messen. Das Team fand heraus, wie man es so schafft, dass weniger Kraft benötigt wird, um die gleiche Leistung zu erzielen. Der Trick, sagt Fuentes-Hernandez, besteht darin, den Fotodetektor als Ring mit einer Lichtquelle in der Mitte zu modellieren. Dies, sagt er, ermöglicht es Ihnen, das Signal zu erfassen, ohne so viel Strom zu verbrauchen.

Neel Joshi, außerordentlicher Professor für Chemie und chemische Biologie, und Avinash Manjula-Basavanna, Postdoktorand, arbeiten im Mugar Life Sciences-Gebäude an programmierbarer mikrobieller Tinte für den 3D-Druck lebender Materialien.  Foto von Matthew Modoono/Northeastern University

„Wenn wir den Stromverbrauch um eine Größenordnung reduzieren können, bedeutet das, dass ich es jetzt eine Woche lang tragen kann, anstatt es ein paar Stunden lang tragen zu können“, sagt Fuentes-Hernandez. „Und das hat enorme Auswirkungen auf unsere Fähigkeit, bestimmte biometrische Signale, die wichtig sind, kontinuierlich zu überwachen.“

Nehmen Sie zum Beispiel ein Pulsoximeter. Es ist das kleine Plastikgerät, das Ihr Arzt an Ihrer Fingerspitze befestigt, um die Sauerstoffsättigung des Blutes zu messen. Es liefert wichtige Daten zur ordnungsgemäßen Lungenfunktion und Herzgesundheit.

Vielleicht, wenn jemand mehrere Sensoren über seinen Körper verteilt anbringen und sie länger als die Clip-on-Version belassen könnte, könnte er sie verwenden, um den Blutdruck zu messen und zu überwachen, sagt Fuentes-Hernandez. Dies könnte Ärzten helfen, ernsthafte Herzprobleme schneller zu erkennen und zu behandeln.

Dieses Projekt wurde von Fuentes-Hernandez und seinen Kollegen am Georgia Institute of Technology durchgeführt, wo er als leitender Forscher am Center for Organic Photonics and Electronics und an der School of Electrical and Computer Engineering tätig war, bevor er im August 2021 zu Northeastern kam. Das Material ist darin beschrieben ein Dokument veröffentlicht letzten Monat in der Zeitschrift Science Advances. Fuentes-Hernandez plant, dieses Material in seinem nordöstlichen Labor weiterzuentwickeln.

Er plant, sich zunächst auf die medizinischen Anwendungen dieses Materials zu konzentrieren. Es soll zeigen, wie dieses Material zur Entwicklung flexibler, dehnbarer und ergonomischer Pulsoximeter verwendet werden kann.

Aber die Anwendungen könnten über den medizinischen Bereich hinausgehen, sagt er. „Die Tatsache, dass Sie etwas haben, das seine Form verformen kann, ohne zu brechen, kann viele Auswirkungen darauf haben, wo Sie Sensoren einsetzen können“, sagt er. „Ich interessiere mich für den Einsatz von Sensoren zum Beispiel für die intelligente Landwirtschaft.“

Material, das sich mit der menschlichen Haut bewegen kann, könnte sich möglicherweise auch mit einer wachsenden Pflanze oder Frucht bewegen, sagt er. Ein Sensor, der mit der Frucht mitwächst, könnte beispielsweise ihre Farbe oder andere Indikatoren überwachen, um zu wissen, wann sie reif ist.

„Es ist eine Technologie, die sich auf der Oberfläche einer biologischen Einheit befinden kann“, sagt Fuentes-Hernandez, und sie könnte eine Welt voller Möglichkeiten eröffnen.

Für Medienanfragen, kontaktieren Sie bitte Ed Gavaghan unter [email protected] oder 617-373-5718.