Tragbares, trikorderähnliches gerät erhöht die gesundheits- und fitnessüberwachung


Tragbares, trikorderähnliches gerät erhöht die gesundheits- und fitnessüberwachung

Star Trek Fans werden mit dem Tricorder vertraut sein - ein Gerät, das in der fiktiven TV-Serie verwendet wird, um zu scannen und detaillierte Informationen über Orte und Lebewesen zu sammeln. Jetzt haben Forscher die Technologie in die reale Welt gebracht und schaffen eine tragbare, trikorderähnliche Vorrichtung, die biochemische und elektrische Signale im menschlichen Körper gleichzeitig messen kann.

Der Chem-Phys Patch ist die erste tragbare Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung biochemischer und elektrischer Körpersignale.

Bildnachweis: Jacobs School of Engineering / UC-San Diego

Das Gerät - das so genannte "Chem-Phys-Patch" - misst Echtzeit-Lactat-Ebenen, ein biochemisches, das als Indikator für die körperliche Aktivität dient, sowie die elektrische Aktivität des Herzens.

Einfach gesagt, die neuartige Technologie überwacht die Fitness-Levels und Herz-Funktion einer Person zur gleichen Zeit, und es ist das erste Gerät, das dies tun kann.

"Eines der übergeordneten Ziele unserer Forschung ist es, ein tragbares, trikorderähnliches Gerät zu bauen, das gleichzeitig eine ganze Reihe von chemischen, physikalischen und elektrophysiologischen Signalen kontinuierlich messen kann", sagt Co-Projektleiter Patrick Mercier von der Jacobs School Der Ingenieurwissenschaften an der Universität von Kalifornien - San Diego.

"Diese Forschung stellt einen wichtigen ersten Schritt dar, um dies zu zeigen."

Mercier und Kollegen zeigen, wie das Gerät erstellt wurde und wie es funktioniert in einer Studie veröffentlicht in Naturkommunikation .

Laut dem Team, die Mehrheit der tragbaren Fitness-Tracker derzeit auf dem Markt haben nur die Fähigkeit, ein Körpersignal zu einem Zeitpunkt zu messen, wie die Anzahl der Schritte oder Herzfrequenz.

Darüber hinaus haben fast keiner von ihnen die Fähigkeit, chemische Signale wie Laktat zu messen.

Mercier und Kollegen beabsichtigten, diese Lücke auf dem Feld zu bewältigen, indem sie einen tragbaren Sensor schaffen, der gleichzeitig elektrische und biochemische Körpersignale messen kann.

Wie wurde der Chem-Phys-Patch erstellt?

Der Chem-Phys Patch besteht aus einer dünnen, klebenden, flexiblen Polyesterfolie, die die mit dem Siebdruck hergestellten Forscher herstellen.

In der Mitte des Pflasters befindet sich eine Laktat-Sensorelektrode, und zwei Elektrokardiogramm (EKG) -Elektroden, die die elektrischen Signale des Herzens erfassen, befinden sich auf beiden Seiten.

Die größte Herausforderung für das Team war, dass die Signale von jeder Elektrode sich nicht gegenseitig störten, was die Ergebnisse verkürzen könnte.

Die Forscher platzierten die Elektroden in verschiedenen Abständen voneinander und testeten, welche Distanz am besten vermieden wurde. Sie fanden, dass ein Abstand von 4 Zentimetern - rund 1,5 Zoll - zwischen den EKG-Elektroden das beste Qualitätssignal lieferte.

Darüber hinaus mussten die Forscher sicherstellen, dass die EKG-Sensoren vollständig vom Laktatsensor getrennt waren. Weil der Laktatsensor mit Hilfe einer kleinen Spannung arbeitet, die durch Schweiß hindurchgehen kann, hat es das Potential, EKG-Messungen zu stören.

Um sicherzustellen, dass der Schweiß nur mit dem Laktatsensor in Berührung kommt und die EKG-Elektroden vermieden wird, wurde dem Gerät ein weicher, wasserabweisender Silikonkautschuk zugeführt.

Als nächstes haben die Forscher jeden Sensor mit einer kleinen, kundenspezifischen Leiterplatte verbunden. Diese besteht aus einem Mikrocontroller und einem Bluetooth Low Energy Chip, der die vom Gerät gesammelten Informationen an ein Smartphone, Smartphone oder Laptop sendet.

Gerät könnte Elite-Athleten, Herzerkrankungen Patienten profitieren

Für ihre Studie haben Mercier und Kollegen den Chem-Phys Patch auf drei Männer getestet, da sie sich in 15-30 Minuten intensivem Radfahren engagierten.

Alle drei Männer trugen den Fleck auf ihrer Brust, in der Nähe der Basis ihres Sternums, und zwei der Männer trug auch einen kommerziellen Herzfrequenzmonitor am Handgelenk.

Die Forscher fanden heraus, dass die Daten, die von den EKG-Elektroden gesammelt wurden, eng mit den Daten übereinstimmen, die vom kommerziellen Pulsmonitor gesammelt wurden.

Darüber hinaus fanden sie, dass die von dem Laktatsensor gesammelten Informationen die Laktatdaten, die während der zunehmenden körperlichen Aktivität in früheren Studien gesammelt wurden, genau abgestimmt haben.

Basierend auf ihren Ergebnissen glauben die Forscher, dass ihr Chem-Phys-Patch die Möglichkeit eines tragbaren Fitnessgeräts, das gleichzeitig eine Vielzahl von Körpersignalen misst, näher bringt.

Die Forscher sagen, ihr Gerät könnte sich in einer Reihe von Bereichen als nützlich erweisen.

Es wäre sicherlich Interesse an der Sportmedizin-Community darüber, wie diese Art von Sensing könnte helfen, optimieren Training Regimen für Elite-Athleten.

Die Fähigkeit, EKG und Laktat gleichzeitig zu beurteilen, könnte auch einige interessante Möglichkeiten zur Verhütung und / oder Behandlung von Personen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen eröffnen."

Dr. Kevin Patrick, Universität von Kalifornien - San Diego

Das Team plant nun, eine Reihe von Verbesserungen an dem Gerät vorzunehmen, einschließlich der Hinzufügung von Sensoren, die andere Vitalzeichen und chemische Marker wie Magnesium und Kalium messen können.

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