Ученые из Национального университета Сингапура и Университета Цинхуа разработали новый датчик. Он может отслеживать биологические сигналы, такие как сердцебиение и дыхание, без контакта с телом пользователя, пишет Tech Xplore. Изобретение предлагают использовать для улавливания кардиопульмональных сигналов людей, когда они находятся в динамичных и закрытых средах, например, в салоне самолета, движущемся автомобиле или автобусе.
По словам специалистов, существующие датчики для измерения частоты сердечных сокращений, дыхания и других физиологических маркеров усталости сталкиваются с проблемами в движущихся транспортных средствах из-за непредсказуемого вибрационного шума. «Чтобы преодолеть эти проблемы, наши ученые были сосредоточены на разработке автомобильного биосенсора, способного осуществлять бесконтактный и надежный мониторинг здоровья в динамических средах», — комментирует один из авторов исследования Си Тянь.
Разработанный биосенсор основан на метаматериалах. Во время его изготовления ученые вышили проводящие нити, расположенные в форме гребня, на ремне безопасности. Таким образом, получилась поверхность, которая направляет радиоволны и усиливает беспроводное взаимодействие с телом человека.
«Конструкция позволяет обнаруживать тонкие физиологические движения через одежду, одновременно снижая окружающий шум от вибраций автомобиля и других пассажиров. Используя конвейер обработки сигнала, наш биосенсор обеспечивает непрерывный и надежный мониторинг сердцебиения и дыхания водителя в движущемся транспортном средстве», — поясняет эксперт.
Производительность и эффективность датчика оценили в серии тестов. Их проводили в симуляторе салона самолета и в движущемся автомобиле. Авторы исследования обнаружили, что их встроенный в ремень безопасности датчик плотно прилегал к телу пользователя, а также надежно обнаруживал слабые кардиопульмональные сигналы даже в динамической обстановке.
«Мы видели, что производительность биосенсора не пострадала в движущемся транспортном средстве на протяжении 1,5-часового маршрута в Сингапуре при различных условиях дорожного движения», — отмечает Тянь.
Кроме того, ученые оценили возможности датчика для непрерывного физиологического мониторинга в симуляторе салона самолета. Биосенсор следил за изменением частоты сердечных сокращений во время сна и бодрствования испытуемого. Результаты показывают, что биосенсор подходит для непрерывного и надежного физиологического мониторинга в особо сложных условиях.
Новый биосенсор вскоре может быть усовершенствован и протестирован в дополнительных реальных сценариях. В будущем его получится интегрировать в ремни безопасности автомобилей, самолетов и других транспортных средств в качестве способа мониторинга физиологических сигналов водителей и предотвращения смертельных случаев.
«Наши будущие исследования будут сосредоточены на миниатюризации радиокомпонентов датчика и интеграции их в компактные модули для экономически эффективного массового производства. Мы также стремимся разработать алгоритмы, которые интерпретируют физиологические данные для оценки усталости, стресса и состояния здоровья водителя. Мы планируем сотрудничать с автопроизводителями для усовершенствования и проверки системы в реальных условиях», — заключает эксперт.
Тем временем другая группа ученых, в числе которой были инженеры из Российской академии наук, придумали биосенсор, способный определять свежесть мяса. Рассказали, как работает это изобретение.
