Neue flexible Tattoo-Sensoren überwachen die Ermüdung

Ingenieure der Tufts University, USA, haben flexible, fadenbasierte Sensoren entwickelt und demonstriert

kann Nackenbewegungen messen und Daten liefernüber die Richtung, den Drehwinkel und den Grad der Verschiebung des Kopfes. Die neue Entdeckung wird zu subtilen, nicht wahrnehmbaren Tätowierungen führen. Laut Wissenschaftlern werden sie in der Lage sein, die sportliche Leistung zu messen, die Ermüdung von Arbeitern oder Fahrern zu überwachen und Patienten und Ärzten dabei zu helfen, den Fortschritt der Physiotherapie zu überwachen. Die Technologie ergänzt eine wachsende Zahl von Fadensensoren, die in Textilien eingewebt werden können und Gase und Chemikalien in der Umwelt oder Metaboliten im menschlichen Schweiß messen.

In ihren Experimenten platzierten die Forscher zweiFäden in Form des Buchstabens "X" im Nacken des Probanden. Die mit elektrisch leitfähiger Tinte auf Kohlenstoffbasis beschichteten Sensoren erfassen Bewegungen, wenn sich die Filamente biegen. Wenn das Subjekt eine Reihe von Kopfbewegungen ausführte, sendeten Drähte Signale an ein kleines Bluetooth-Modul, das die Daten dann zur Analyse drahtlos an einen Computer oder ein Smartphone übertrug.

Rasterelektronenmikroskopie beschichteter FädenCarbonfarbe. Auf der linken Seite befindet sich ein gerader Faden. Durch das Biegen der beschichteten Filamente entsteht eine Spannung (rechts), die ihre elektrische Leitfähigkeit verändert — ein Wert, der zur Berechnung des Verformungsgrades verwendet werden kann (200-Mikron-Skala)

Die Datenanalyse umfasste ausgefeilte WerkzeugmaschinenansätzeTraining zur Interpretation und Transformation von Signalen zur Quantifizierung von Kopfbewegungen in Echtzeit mit einer Genauigkeit von 93%. Somit verfolgen die Sensoren und der Prozessor die Bewegung ohne Störung in Form von Drähten, sperrigen Vorrichtungen. Solche cleveren Fäden eliminieren die Verwendung von Kameras oder die Einschränkungen eines Raums oder Laborraums.

Laut den Forschern sollten Algorithmen zwarDer Proof of Principle zeigt, dass Fadensensoren zur Messung der Bewegung in anderen Gliedmaßen verwendet werden können. Hautflecken oder sogar eng anliegende Kleidung mit Fäden können verwendet werden, um Bewegungen in Umgebungen zu verfolgen, in denen die Messung am wichtigsten ist. Zum Beispiel unterwegs, am Arbeitsplatz oder im Klassenzimmer. Die Tatsache, dass keine Kamera erforderlich ist, bietet zusätzliche Privatsphäre.

Dies ist ein vielversprechender Beweis dafür, wie wir Sensoren bauen können, die Gesundheit, Leistung und die Umwelt unauffällig überwachen.

Yiwen Jiang, Ingenieurstudent an der Tufts University und Erstautor der Studie

Unterwegs warnt ein spezielles Patch-TattooErmüdung des LKW-Fahrers oder andere Situationen, in denen die Wachsamkeit des Bedieners kritisch ist und die Bewegung des Kopfes einer Person überwacht, die kurz vor dem Einschlafen steht.

„Wenn wir diese Technologie entwickeln könnenDarüber hinaus werden wir im Gesundheitswesen ein breites Anwendungsspektrum finden“, schließt Jiang. „Zum Beispiel könnten diejenigen, die die Parkinson-Krankheit und andere neuromuskuläre Erkrankungen erforschen, auch die Bewegungen der Probanden verfolgen, während sie sich in ihren täglichen Routinen bewegen, um Daten über ihren Zustand und die Wirksamkeit der Behandlung zu sammeln.“

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