Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Ołówek i kawałek papieru – to wystarczy by stworzyć czujniki monitorujące stan naszego zdrowia

Recommended Posts

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naturalne składniki jabłek i innych owoców stymulują wytwarzanie nowych komórek w mózgu, co może mieć znaczenie dla procesów uczenia się i zapamiętywania, informują naukowcy z australijskiego University of Queenland oraz Niemieckiego Centrum Chorób Neurodegeneracyjnych. Badania prowadzone in vitro oraz na myszach wskazują, że kwercetyna i podobne związki obficie występujące w jabłkach, wspomagają tworzenie komórek w mózgu.
      Nasza praca pokazuje, że zarówno flawonoidy jak i kwas 3,5-dihydroksybenzoesowy wspomagają neurogenezę nie tylko przez aktywację prekursorowej proliferacji komórek, ale również wpływając na przebieg cyklu komórkowego, przeżycie komórek i różnicowanie się neuronów, stwierdzają autorzy badań.
      To kolejne z całej serii badań pokazujących, jak istotne jest prawidłowe odżywianie się dla utrzymania zdrowia. Jak się okazuje, ważne dla zdrowia naszego mózgu.
      Neurogeneza w dorosłym hipokampie to szczególny przykład plastyczności mózgu. Mamy tutaj do czynienia z neurogenezą trwającą przez całe życie, w czasie której neurony włączane są w już istniejącą strukturę, co wpływa na uczenie się i pamięć, dodają naukowcy. A flawonoidy, które są obecne w warzywach i owocach, mogą wpływać na ścieżki sygnałowe procesów poznawczych.
      Jako, że jabłka są jednymi z najchętniej spożywanych owoców Tara Louise Walker i Gerd Kempermann postanowili sprawdzić, czy zawierają one jakieś związki wspomagające neurogenezę w dorosłym hipokampie. Najpierw przyjrzeli się kwercetynie, najbardziej rozpowszechnionemu flawonoidowi w skórce jabłek. Następnie rozszerzyli swoje badania na inne podobne związki obecne w jabłkach.
      Ich badania potwierdziły, że wysokie stężenie związków fitochemicznych obecnych w jabłkach stymuluje pojawianie się nowych neuronów. Najpierw badania in vitro wykazały, że w komórki z mysiego mózgu w obecności kwercetyny lub kwasu 3,5-dihydroksybenzoesowego (DHBA) tworzą więcej neuronów i są chronione przed śmiercią komórkową. Odkryliśmy, że 3,5-DHBA nie tylko zwiększa proliferację i neurogenezę neuralnych komórek progenitorowych, ale również zwiększa tempo dojrzewania tych komórek, czytamy w artykule Apple Peel and Flesh Contain Pro-neurogenic Compounds.
      Przeprowadzone następnie badania na myszach potwierdziły, że u zwierząt, którym podawano wysokie dawki kwercetyny lub DHBA, w strukturach mózgu odpowiedzialnych za uczenie się i pamięć pojawiło się więcej neuronów. Wpływ obu środków na mózg był podobny do wpływu ćwiczeń fizycznych, o którym wiadomo, że stymuluje neurogenezę.
      Później uczeni potwierdzili jeszcze, że wpływ kwercetyny na przeżycie i różnicowanie się neuralnych komórek progenitorowych w dorosłym hipokampie jet podobny do wpływu resweratrolu i EGCG.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Związki chemiczne zawarte w e-papierosach niszczą jelita, prowadząc do pojawienia się zespołu nieszczelnego jelita, czyli do sytuacji, w której molekuły i mikroorganizmy wydostają się z jelit, prowadząc do chronicznego stanu zapalnego, twierdzą autorzy ostatnich badań. Taki san zapalny może zaś przyczyniać się do wielu problemów zdrowotnych, w tym nieswoistego zapalenia jelit, demencji, nowotworów, miażdżycy, cukrzycy i zwłóknienia wątroby.
      Rośnie liczba osób palących e-papierosy. Bezpieczeństwo ich stosowania jest kwestionowane. Korzystając z mysiego modelu chronicznej ostrej inhalacji aerozoli z e-papierosów oraz badań laboratoryjnych na hodowlach komórek mysich i ludzkich, oceniliśmy wpływ e-papierosów na wyściółkę jelit, piszą na łamach iScience autorki badań, prof. Soumita Das i Pradipta Ghosh z Wydziału Medycyny i Moores Cancer Center Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.
      Naukowcy stwierdzili, że chroniczne używanie e-papierosów zwiększa stan zapalny i zmniejsza ekspresję markerów ścisłego złącza [umiejscowione na szczytowo-bocznej powierzchni błony komórkowej ścisłe złącza są najistotniejszym elementem regulującym przepuszczalność jelit – red.]. [...] Uzyskane przez nas dane wskazują na szkodliwe działanie substancji zawartych w e-papierosach jest szkodliwe dla jelit, stwierdzają.
      Wyściółka jelit to niezwykły twór. Składa się ona z pojedynczej warstwy komórek, których zadaniem jest oddzielenie reszty ciała od biliardów mikroorganizmów, obrona naszego układu odpornościowego, a jednocześnie dopuszczenie do przenikania składników odżywczych. Wszystko co jemy i pijemy, innymi słowy cały nasz styl życia, może mieć wpływ na mikrobiom jelit, wyściółkę jelit i nasz ogólny stan zdrowia. Teraz wiemy, że to, co palimy, jak e-papierosy, ma negatywny wpływ, mówi Ghosh.
      Uczone stwierdziły, że główną przyczyną pojawienia się stanu zapalnego są dwa związki chemiczne stanowiące podstawę liquidów – glikol propylenowy i gliceryna. Gdy te dwa związki zostaną podgrzane, tworzy się wiele innych związków chemicznych, z których powstaje dym powodujący najwięcej szkód. Obecnie żadne przepisy tego nie regulują, dodaje Ghosh.
      Profesor przypomina, że po obu stronach barykady toczą się zażarte spory dotyczące szkodliwości e-papierosów. Producenci e-papierosów, reklamując je jako „zdrową alternatywę”, zwracają uwagę na brak substancji rakotwórczych. Jednak tym, czym powinniśmy się martwić, jest skład dymu, gdyż on powoduje stan zapalny jelit.
      To pierwsze badania, które pokazują, w jaki sposób chroniczne oddziaływanie e-papierosów prowadzi do podatności jelit na infekcje bakteryjne, co z kolei wywołuje chroniczny stan zapalny i inne problemy zdrowotne. Biorąc pod uwagę, jak ważną rolę w utrzymaniu równowagi organizmu pełni wyściółka jelit, badania te dają wgląd w potencjalnie długoterminowe szkodliwe skutki używania e-papierosów, dodaje Das.
      Naukowcy zaznaczają, że o ile uszkodzenie wyściółki jelit może być odwracalne jeśli wyeliminujemy szkodliwy czynnik, to już skutki chronicznego stanu zapalnego dla innych organów, jak serca czy mózgu, mogą być nieodwracalne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oddziaływanie roślin na zdrowie człowieka jest faktem niepodważalnym. Liczne badania naukowe dowodzą, że różne formy kontaktu z roślinami mają wpływ na poprawę kondycji psychicznej i fizycznej. Istotny wpływ na nasze zdrowie mają także rośliny we wnętrzach. Mogą one zniwelować negatywne oddziaływanie warunków miejskich, głównie dlatego, że umożliwiają bezpośredni kontakt z roślinami w miejscach, gdzie spędzamy większość czasu, czyli w pomieszczeniach.
      W mieszkaniach rośliny najczęściej zaspokajają potrzeby estetyczne, poprawiają jakość powietrza, a przez wysiłek fizyczny wkładany w ich pielęgnację, mają pozytywny wpływ na naszą kondycję fizyczną. Już sadzenie roślin w pojemnikach oddziałuje pozytywnie na nasze samopoczucie. Wykonywanie prac przy roślinach przez osoby schorowane i starsze wpływa nie tylko na kondycję fizyczną, ale i psychiczną, np. zwiększa siłę i masę mięśni, przyczynia się do lepszej koordynacji ruchowej, obniża stres i agresję. Badania wśród chorych na schizofrenię potwierdziły, że wpatrywanie się przez kilka minut w niektóre gatunki roślin doniczkowych powoduje obniżenie ciśnienia krwi i częstotliwość uderzeń serca.
      Szczególnie istotną funkcją roślin we wnętrzach jest poprawienie jakości powietrza. Z licznych badań wynika, że umieszczenie roślin doniczkowych w biurach i klasach szkolnych zmniejsza występowanie bólów głowy, chorób gardła oraz poprawia samopoczucie przebywających w pomieszczeniach. Uprawa roślin w pomieszczeniach przyczynia się także do zwiększenia wilgotności powietrza. Ma to istotne znaczenie, ponieważ współczesne materiały budowlane powodują jej obniżenie. Powietrze w nowych budynkach mieszkalnych i biurowych jest bardzo suche; wilgotność sięga zaledwie 20-30%. Bardzo skutecznym sposobem zwiększania wilgotności powietrza w pomieszczeniach jest uprawa roślin. Roślina podczas transpiracji wyparowuje wodę przez nadziemne organy.
      Im większa roślina, większa powierzchnia liści, tym bardziej roślina nawilża powietrze. Transpirowana przez rośliny para może zawierać substancje (fitoncydy), które wyciszają rozwój drobnoustrojów w powietrzu. Rośliny we wnętrzach, oprócz podwyższania wilgotności powietrza, wpływają także na jego jakość. Rośliny uprawiane w pomieszczeniach oczyszczają powietrze ze szkodliwych związków lotnych. Według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska, w pomieszczeniach, zwłaszcza biurowych, może być nawet 900 różnych szkodliwych związków, a niektóre z nich przekraczają normy nawet ponad 100-krotnie. Przyczyn złej jakości powietrza w pomieszczeniach jest kilka: ich szczelność, niewłaściwa wentylacja, niska wilgotność względna powietrza, emisje substancji toksycznych, wydzieliny biologiczne. Wśród zanieczyszczeń toksycznymi związkami lotnymi znajdują się: formaldehyd, ksylen, toluen, benzen, trójchloroetylen, etylen i alkohole. Źródłem tych związków są w dużej mierze materiały budowlane, elementy wykończenia wnętrz, farby, lakiery oraz sprzęt biurowy, zwłaszcza drukarki. Związki te powodują podrażnienia błon śluzowych, zawroty i bóle głowy, znużenie, nudności, biegunki, niektóre są nawet rakotwórcze. Są nawet określone symptomy związane z tzw. zespołem chorego budynku, takie jak: alergie, astma, zmęczenie, ból głowy, zaburzenia systemu nerwowego oraz trudności z oddychaniem. Na podstawie licznych badań wykazano, że obecność żywych roślin w pomieszczeniach korzystnie wpływa na samopoczucie oraz zdrowie człowieka. Rośliny do dekoracji wnętrz dzieli się pod względem walorów ozdobnych na gatunki o ozdobnych kwiatach i o ozdobnych liściach. Pod względem estetycznym ciekawsze są rośliny kwitnące, gdzie misterna budowa kwiatów zawsze wzbudza podziw. Jednak biorąc pod uwagę funkcje oczyszczania powietrza z toksyn i podnoszenia jego wilgotności, korzystniej jest uprawiać rośliny o ozdobnych liściach. Do dekoracji pomieszczeń dysponujemy dziś około 1000 różnych taksonów roślin. Są one zróżnicowane pod względem przynależności systematycznej, pochodzenia i wyglądu zewnętrznego. Do roślin najskuteczniej usuwających formaldehyd z powietrza należą: popularna paproć - nefrolepis wysoki, palmy – złotowiec lśniący oraz daktylowiec karłowy, draceny: deremeńska, obrzeżona i wonna, popularny storczyk – falenopsis, figowce – benjamiński i sprężysty, epipremnum złociste, skrzydłokwiat i wiele innych gatunków.
      Podsumowując, każda roślina we wnętrzu korzystnie oddziałuje na nasze samopoczucie i jakość powietrza w pomieszczeniach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      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
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...