Smart Wearables: Japanske forskere lager soldrevet "Second Skin"

Fremskritt i brukbar teknologi har vært ganske imponerende i det siste, men enheten beskrevet i en ny Natur studien blåser konkurransen ut av vannet. Mens Apple Watch er nå utstyrt med en FDA-godkjent EKG-sensor, og selskaper som Samsung går ut av deres måte å gjøre smartwatches likt moteuttalelser, anbringer enheten som er beskrevet i avisen, publisert onsdag, begge til skamme. Denne hjertesensorenheten har ingen ledninger, krever ingen lading, og er så liten at den kan vikle rundt et rotters hjerte.

Studie medforfatter Kenjiro Fukuda, Ph.D., forsker ved Japans RIKEN senter for Emergent Matter Science, er rask å si at hans enhet representerer et stort skritt fremover for wearables. Det ser mer ut som et band-hjelp enn et klokke, og det er tynnere enn et stykke papp.

"Vi forventer langsiktig overvåking av hjerteslag med minimum ubehag når enhetene er festet på menneskekroppen," forteller han Omvendt. "Dens fleksibilitet og lett vekt kan redusere ubehag når enhetene er festet på en menneskekropp."

En enhet du kan bøye med

Mens Fukuda-enheten ikke er sterkere enn noen eksisterende hjertefølsom teknologi, løser det en av de mer presserende problemene med smartwatch trackers: fleksibilitet. Menneskelige legemer beveger seg på merkelige og uforutsigbare måter, slik at enheter som oppdager hjertefrekvens på håndleddet, kan noen ganger bli forvirret av vanskelige bevegelser.

"Slike ultratynne enheter muliggjør bedre konformitet enn vanlige bærbare enheter som en smart klokke," sier han. "Dette kan føre til bedre og mer stabil overvåking enn slike konvensjonelle enheter."

I tidlige tester kunne teamet vikle enheten rundt et rottehjerte, der det var tett festet til den slimete, runde overflaten. Deres forsøk viste at, til tross for ujevn pounding av rotteens stressete hjerte, kunne enheten registrere hvert hjerteslag nøyaktig og deretter overføre dataene til en ekstern enhet. Selv en high-end brystbelte puls monitor vil sannsynligvis ikke utføre denne oppgaven.

Løse solproblemet

Testen på rottehjertet var prangende, men der denne enheten virkelig knuser bakken er i måten den er drevet. Dette teamet kunne importere små organiske solceller på enheten som kan konvertere lys til strøm. Tanken var å skape en selvbærende bærbar som aldri må tas av.

Utvikling av soldrevet bærbar teknologi har vist seg å være utfordrende for andre forskere, sier Fukuda, fordi det er vanskelig å være sikker på at de avgjørende solceller får den riktige mengden sollys hvis en person bøyer, bøyer og stadig endrer enhetens vinkel i forholdet til en lyskilde.

Enheten løst dette ganske elegant: Han skapte en "nano-grating" overflate på deler av solceller som absorberer lys. Denne mikroskopisk grove overflaten bidro til å redusere effekten av merkelige, indirekte vinkler på cellens lysabsorpsjon. Fukuda går så langt som å si at denne teknikken tillater "lys vinkel uavhengighet" i solceller.

Ideen bak denne enheten, og andre liker den under utvikling i Fukuda's lab, er å skape slitasje som virker mer som andre hud enn motsmykker. Men mens de synes å ha gjort fremskritt på å gjøre sine enheter sømløse, har de fortsatt en måte å gå før deres enheter er opp til medisinske standarder. Likevel er Fukuda håpløs.

"Våre enheter forventer ikke mer nøyaktig overvåkning enn konvensjonell EKG-overvåkingsenhet som brukes til medisinsk kontroll," sier han. "Hvis nøyaktigheten blir ytterligere forbedret, kan dette også brukes som umerkelig elektrokardiogramsystemer for helsetjenester / medisinsk bruk."