Znajdź zawartość

Opisze pracę serca i aktywność mięśni, przeanalizuje temperaturę i potliwość w trakcie wysiłku. Koszulka opracowana przez naukowców z Wojskowej Akademii Technicznej jest uzupełniona aplikacją, która zapisuje szczegółowo przebieg treningu, trasę marszu, biegu lub przejazdu rowerem, i pozwala na rywalizację online z innymi sportowcami. Technologia opracowana przez zespół pod kierunkiem dr. inż. Mariusza Chmielewskiego, a w części cyfrowej przez dr. inż. Tadeusza Sondeja, jest rozwijana we współpracy uczelni z firmą NUTPro odpowiedzialną za jej dalszą komercjalizację. Jak wyjaśnia dr inż. Chmielewski, koszulka ma funkcje, które spotyka się w profesjonalnej aparaturze medycznej, takiej jak Holter. Grafitowe elektrody są połączone ubraniem tak, aby umożliwiały dokładny pomiar danych biomedycznych. Nawet centymetrowe czujniki skutecznie przylegają do ciała, z kolei tkanina koszulki ma tak zintegrowane włókna przewodzące, aby nie powodowała otarć, o które – jak wie każdy długodystansowiec – nietrudno nawet w dobrej jakości biegowych koszulkach technicznych. Pomiar biomedyczny mobilny u sportowca zwykle wykonywany jest za pomocą fotopletyzmografii – tak nazywa się technologia wykorzystywana w urządzeniach klasy wearable. Nasza koszulka to urządzenie tekstroniczne integrujące elektronikę z tekstyliami – wyjaśnia dr inż. Chmielewski. Naukowiec jest instruktorem sportów siłowych i pasjonatem biegania. Testy funkcjonalne i precyzji pomiarów prowadzi... na sobie. Każdy spośród zarejestrowanych treningów dokumentuje pomiarami, raportami tras oraz zdjęciami. Pozostali testerzy przeprowadzają treningi marszowe i rowerowe, sprawdzając, czy system sprawdza się przy uprawianiu innych sportów i aktywności. Jak tłumaczy dr inż. Chmielewski, pomiar za pomocą czujników zewnętrznych jest dla twórców wereables dużym wyzwaniem naukowym. Koszulka wyposażona w sensory wszyte w materiał umożliwia jednak taki pomiar. Sportowiec może poznać swoją wydolność m.in. poprzez analizę zmian pulsu i diagnozować swój organizm pod kątem przeciążeń i uszkodzeń. W ten sposób można uniknąć zasłabnięć, omdleń, a nawet udarów. Analiza potliwości pozwala uprzedzić użytkownika o zbliżającym się odwodnieniu organizmu, np. w czasie długotrwałego treningu lub skrajnego wycieńczenia lub pośrednio hipoglikemii itd. W tej koszulce można nie tylko biegać, ale również wykonać trening crossfit lub pełny trening siłowy. Koszulka pokazuje, czy ćwiczenia były realizowane poprawnie i działały odpowiednio na mięśnie. W powszechnie stosowanych smartwatchach również oferowana jest opcja monitorowania treningu siłowego. Jednak tam polecenie +rozpocznij serię+ rozpoczyna proces rozpoznawania charakteru ruchu i badania zmian puls. Smartwatch nie bada, czy ćwiczenie rzeczywiście było wykonywane przy maksymalnych naprężeniach mięśni. Koszulka bada taką aktywność rozróżniając akton mięśnia osobno na klatce piersiowej i plecach. W przypadku wersji symetrycznej koszulki pozwala ona sprawdzić, czy ciało jest równomiernie obciążone – tłumaczy płk Chmielewski. Algorytmy pozwalają wnioskować o fizjologii wysiłku, a w konsekwencji analizować prawidłowe wzorce treningowe optymalne dla danego użytkownika. Aplikacja mobilna – czyli mózg systemu zintegrowany z koszulką – ma opcję do treningów wielosegmentowych. Twórcy przeanalizowali cenione przez użytkowników aplikacje Garmin Connect, Endomondo i Strava. W oparciu o wymagania i funkcjonalności tych narzędzi skomponowali własny wachlarz funkcji użytkowych. Z naszą aplikacją mogę wykonać trening, który rozpoczynam marszem do lasu, biegiem, w połowie tego biegu podejmuję trening siłowy, a w kolejnym segmencie wykonuję interwały biegowe, natomiast kończę ćwiczeniami rozciągającym. Koszulka jest w stanie zarejestrować komplementarne cały mój trening wykonywany w asyście badań sensorycznych – wyjaśnia dr inż. Chmielewski. System dzielenia się wynikami ma motywować do sportowej rywalizacji i zdobywania kolejnych progów sprawności. Dane biomedyczne są szyfrowane i przechowywane na serwerze środowiska produkcyjnego utrzymywanego przez NUTPro. Naukowcy dołożyli wszystkich starań, stosując algorytmy kryptograficzne, żeby informacje te były przechowywane bezpiecznie. Projekt wyglądu koszulki nawiązuje do Iron Mana – człowieka który dzięki technologii staje się super bohaterem. NUTPro Super Sport Hero ma kosztować około 2 tys. zł. Zdaniem twórców, cena jest atrakcyjna, jeśli weźmie się pod uwagę, że narzędzia profesjonalne typu "Holter" kosztują 20-25 tys. zł. Aplikacja mobilna i koszulka wyposażona w bezprzewodowy integrator sygnałów biometrycznych zdobyła m.in. dwa złote medale międzynarodowych wystaw innowacji i wynalazków EUROINVENT oraz IWIS 2020. Jak informuje dr inż. Adam Bartnicki z Centrum Transferu Technologii WAT, Akademia przekazała wszelkie prawa własności do tego dobra intelektualnego na rzecz NUTPro zgodnie z podpisaną z firmą umową. « powrót do artykułu

Delfiny bultonose (Tursiops truncatus) potrafią świadomie regulować tempo bicia serca tak, by dobrać do planowanej długości zanurzenia, czytamy na łamach Frontiers in Physiology. Badania te rzucają nowe światło na sposób, w jaki ssaki morskie oszczędzają tlen i radzą sobie z ciśnieniem podczas nurkowania. Autorzy badań, naukowcy z Czech, USA, Kanady, Włoch, Hiszpanii i Wielkiej Brytanii, pracowali z trzema samcami Tursiops truncatus. Zwierzęta wytresowano tak, by na umówiony sygnał wstrzymywały oddech tak, jak robią to przed nurkowaniem. Delfiny nauczono trzech różnych sygnałów: długiego nurkowania, krótkiego nurkowania oraz nurkowania o dowolnie wybranej przez nie długości. Gdy prosiliśmy je, by wstrzymały oddech, tempo bicia ich serca zmniejszało się natychmiast przed lub natychmiast po wstrzymaniu oddechu. Zauważyliśmy też, że delfiny zmniejszały tempo bicia serca szybciej i bardziej, gdy przygotowywały się do długotrwałego nurkowania, mówi doktor Andreas Fahlman z hiszpańskiej Fundación Oceanográfic. Uzyskane wyniki sugerują, że delfiny – a możliwe że i inne ssaki morskie – potrafią świadomie zmieniać tętno w zależności od planowanej długości nurkowania. Delfiny mogą również łatwo zmieniać tempo bicia serca jak my możemy zmieniać szybkość oddychania. To pozwala im na oszczędzanie tlenu i może być też kluczowym elementem pozwalającym na unikanie problemów związanych z nurkowaniem, takich jak choroba dekompresyjna, dodaje Fahlman. Celem badań jest uchronienie morskich ssaków przed problemami, jakie powodują ludzie. Wywoływanie przez człowieka zjawiska, takie jak np. podwodne eksplozje związane z wydobywaniem ropy naftowej, są powiązane z pojawianiem się choroby dekompresyjnej u zwierząt. Jeśli umiejętność spowalniania tętna jest im potrzebna do uniknięcia choroby dekompresyjnej, a nagłe głośne dźwięki powodują, że mechanizm ten zawodzi, to powinniśmy unikać generowania takich dźwięków. Zamiast tego możemy spróbować stopniowo zwiększać głośność dźwięku, by zminimalizować stres u zwierząt. Innymi słowy, nasze badania mogą dostarczyć wskazówek, w jaki sposób zastosować proste rozwiązania, by ludzie i zwierzęta mogły bezpiecznie korzystać z oceanu. « powrót do artykułu

Pewnego dnia będziemy mogli monitorować stan swojego zdrowia używając do tego celu... ołówka i rysując nim urządzenie bioelektroniczne. Tak przynajmniej obiecują naukowcy z University of Missouri, którzy dowiedli, że ołówek i kawałek papieru to wszystko, czego potrzeba, by stworzyć urządzenie do monitorowania stanu zdrowia. Profesor Zheng Yan zauważa, że wiele komercyjnych urządzeń biomedycznych umieszczanych na skórze składa się z dwóch podstawowych elementów: modułu biomedycznego oraz stanowiącego podłoże elastycznego materiału, który zapewnia mocowanie do skóry i kontakt z nią. Standardowy sposób produkcji takich urządzeń jest złożony i kosztowny. W przeciwieństwie do tego nasza technika jest tania i bardzo prosta. Możemy stworzyć takie urządzenie za pomocą papieru i ołówka, mówi Yan. Warto pamiętać, że wkład ołówków stanowi głównie grafit. Naukowcy zauważyli, że ołówki zawierające ponad 90% grafitu są w stanie przewodzić duże ilości energii, jaka powstaje w wyniku tarcia rysika o papier. Szczegółowe badania wykazały, że do stworzenia na papierze różnych urządzeń biomedycznych najlepsze są ołówki, w których rysiku jest 93% grafitu. Yan zauważył też, że pomocny może być biokompatybilny klej w spraju, który można nałożyć na papier, by lepiej przylegał do skóry. Naukowcy mówią, że ich odkrycie może mieć olbrzymie znaczenie dla rozwoju taniej, domowej diagnostyki medycznej, edukacji czy badań naukowych. Na przykład jeśli ktoś ma problemy ze snem, jesteśmy w stanie narysować biomedyczne urządzenie, które pomoże monitorować sen tej osoby, stwierdza Yan. Dodatkową zaletą takich urządzeń jest fakt, że papier bardzo szybko ulega biodegradacji, więc produkcja tego typu czujników nie będzie wiązała się z wytwarzaniem zalegających odpadów. Autorzy badań twierdzą, że w ten sposób można będzie tworzyć czujniki temperatury, czynności elektrycznej mięśni i nerwów obwodowych, pracy układu krążenia, czujniki oddechu, urządzenia monitorujące pH potu, zawartość w nim glukozy czy kwasu moczowego i wiele innych urządzeń. Jakość przekazywanych przez nie sygnałów jest porównywalna z komercyjnie dostępnymi czujnikami. Całość zaś zasilana będzie dzięki wilgoci obecnej w powietrzu. Jak zauważyli naukowcy, pojedyncze narysowane ołówkiem urządzenie o powierzchni 0,87 cm2 może dzięki wilgotności powietrza generować przez 2 godziny napięcie sięgające 480 mV. Opisujący badania Yana artykuł Pencil-paper on-skin electronics został opublikowany w PNAS. Badania były finansowane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki, Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych. « powrót do artykułu

Naukowcy z Uniwersytetu Massachusetts w Amherst opracowali tkaniny będące jednocześnie czujnikami, które można wszywać w odzież do snu. Mając na uwadze funkcję, Amerykanie nazwali takie ubrania fiżamami (ang. Phyjamas). Studenci Ali Kiaghadi i S. Zohreh Homayounfar oraz ich profesorzy Trisha L. Andrew i Deepak Ganesan zaprezentują monitorującą stan zdrowia piżamę na konferencji Ubicomp 2019. Publikacja na ten temat ma się zaś ukazać w piśmie Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. Stanęliśmy przed wyzwaniem, jak pozyskać użyteczne sygnały, nie zmieniając wyglądu/estetyki czy tekstury tkaniny (tego, jaka jest w dotyku). Ludzie zakładają, że inteligentne tkaniny są mocno dopasowanymi ubraniami, które wyposażono w różne czujniki do pomiaru sygnałów fizycznych i fizjologicznych. Z oczywistych względów nie jest to jednak rozwiązanie nadające się do ubrań codziennego użytku, a zwłaszcza odzieży do spania - podkreśla Andrew. Stwierdziliśmy, że choć generalnie odzież do snu jest luźna, w kilku miejscach tkanina przyciska się do ciała ze względu na naszą posturę czy w wyniku kontaktu z zewnętrznymi powierzchniami. Chodzi m.in. o nacisk wywierany przez tułów na [...] łóżko, nacisk występujący, gdy ramię leży na boku śpiącego człowieka czy delikatny dotyk koca przykrywającego piżamę - dodaje Ganesan. Takie uciskane rejony materiału są potencjalnymi miejscami pomiaru ruchów balistycznych, wywołanych przez bicie serca i oddech. Te z kolei można by wykorzystać do wyekstrahowania zmiennych fizjologicznych. Naukowcy dodają, że sygnały z wielu czujników rozmieszczonych w różnych częściach ciała dałoby się inteligentnie połączyć, by uzyskać dokładny odczyt kombinowany. Zespół szybko zdał sobie sprawę z tego, że nie istnieją bazujące na tkaninach metody wykrywania dynamicznych zmian ciśnienia (a do tego trzeba sobie uświadomić, że w sytuacjach, o jakich myślą naukowcy, mierzone sygnały będą słabe). Amerykanie zaprojektowali więc nowy tkaninowy czujnik ciśnienia i połączyli go z czujnikiem tryboelektrycznym, aktywowanym przez zmianę dot. fizycznego kontaktu. W ten sposób uzyskali zestaw rozproszonych czujników, który można zintegrować z luźnymi ubraniami, np. piżamami. Ekipa przeprowadziła testy z licznymi użytkownikami (w warunkach naturalnych i kontrolowanych) i wykazała, że jest w stanie z dużą dokładnością wyekstrahować piki tętna i rytm oddechu, a także idealnie przewidzieć/określić pozycję w czasie snu. Spodziewamy się, że takie postępy przydadzą się szczególnie w monitoringu seniorów, którzy często cierpią na zaburzenia snu. Ubieralne urządzenia w rodzaju smartwatcha nie są zbyt dobre dla starszej populacji, gdyż w grę wchodzą zapominanie czy opór związany z noszeniem dodatkowego wyposażenia, a piżama czy koszula nocna są częścią codziennej rutyny. Należy też pamiętać, że zegarek nie powie ci, w jakiej pozycji śpisz i czy twoja postura wpływa na jakość snu, a nasza Phyjama może już coś takiego zrobić. « powrót do artykułu