Жизнь с прибором


Конференция про носимые гаджеты. Стэнфорд, Калифорния
Конференция про носимые гаджеты. Стэнфорд, Калифорния.

Носимые гаджеты — это разные Фитбиты? И да, и нет.

Fitbit и другие фитнес-браслеты умеют неинвазивно, достаточно незаметно и всё более точно регистрировать массу интересного: локомоторную активность, шаги, сон. Некоторые браслеты пошли дальше и научились измерять, например, давление. В целом, любая информация о вашем теле может найти и медицинское применение. Собственно, одна из актуальных задач разработчиков фитнес-браслетов и приложений для них — превратить популярную игрушку ипохондрика-спортолюба в действительно полезный девайс.

Кроме хорошо уже известных браслетов и часов существуют и другие способы что-то на себя надеть: пластыри, жилеты, кольца, обручи и менее привычные формы аксессуаров, вроде вживляемых датчиков. Задача, как правило, у них такая же — диагностическая.

Плюс существуют небольшие приборы домашнего использования. Они действительно небольшие и поэтому вполне себе носимые. И вот они уже могут быть не только диагностическими, но и терапевтическими. Собственно, ничего не мешает «браслетам» так же стать терапевтическими, к этому всё и идёт. А в каких-то случаях уже пришло. (далее…)

Разработан новый носимый сенсор для спортсменов


Новый пластырь — своеобразная «носимая лаборатория», он анализирует химический состав пота и выдаёт результат в реальном времени.
Новый пластырь — своеобразная «носимая лаборатория», он анализирует химический состав пота и выдаёт результат в реальном времени.

Учёные из США, Кореи, Франции и Китая разработали гибкий пластырь, который анализирует химический состав пота и отправляет данные в специальное приложение для смартфона. Новое устройство позволит спортсменам уже сегодня следить за состоянием организма прямо во время тренировок, а в будущем с его помощью можно будет проводить диагностику заболеваний. Результаты работы опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Одноразовый пластырь размером и толщиной с монету анализирует кислотность пота, концентрацию ионов хлоридов, глюкозы и молочной кислоты. Он прикрепляется на кожу предплечья или спины и, помимо прочих показателей, определяет наличие биомаркера на предрасположенность к кистозному фиброзу. Исследователи полагают, что в будущем — возможно, после некоторых модификаций — это устройство можно будет использовать для диагностики некоторых болезней. «Пот — это насыщенный химический бульон, содержащий ряд важных химических соединений, несущих информацию о физиологическом здоровье», — объясняет Джон Роджерс (John Rogers), один из авторов исследования. «Разработанная нами платформа для анализа пота позволит людям следить за своим здоровьем на месте, без необходимости делать анализ крови. Это возможно благодаря интегрированной электронике, которая не нуждается в батарее, но, тем не менее, поддерживает беспроводное подключение к смартфону», — говорит член научной группы Юнган Хуан (Yonggang Huang). С помощью пластыря спортсмен сможет в реальном времени следить за водно-солевым балансом и терморегуляцией организма, а также определять уровень обезвоживания. (далее…)

Разработан экзоскелет для рабочих (почти как в кино)


Экзоскелет почти как в кино
Здравствуй, будущее!

В фильме «Элизиум — рай не на Земле» события происходят в 2159 году, но, кажется, некоторые приспособления, показанные там, мы сможем испытать и начать использовать уже вот-вот. Компания suitX — дочернее предприятие Калифорнийского университета в Беркли — выпустила экзоскелет для рабочих. Продукт называется Modular Agile eXoskeleton (MAX) и состоит из трёх модулей — для спины (backX), плечевого пояса (shoulderX) и ног (legX).

«MAX призван помочь рабочим выполнять повторяющиеся операции, которые чаще всего становятся причинами травм», — говорится в пресс-релизе компании. «Чтобы повредить спину, не обязательно поднимать 75 фунтов (34 кг), если несколько раз в течение дня переносить 20 фунтов (9 кг), это тоже может привести к травме», — объясняет профессор машиностроения Калифорнийского университета, основатель и CEO suitX Хомаюн Казеруни (Homayoon Kazerooni). (далее…)

Популярные кистевые пульсометры не справляются с физнагрузками


Два монитора сердечных сокращений на руке, ещё один на груди — эх, на что только не пойдёшь во имя науки!
Два монитора сердечных сокращений на руке, ещё один на груди — эх, на что только не пойдёшь во имя науки!

Учёные Кливлендской клиники (Cleveland Clinic) протестировали четыре популярных пульсометра и пришли к выводу, что их точность оставляет желать лучшего. Результаты исследования опубликованы в JAMA Cardiology.

Среди приверженцев здорового образа жизни фитнес-трекеры и пульсометры пользуются большой популярностью. Учёные уже подтвердили, что нагрудные мониторы с электродами передают верные данные, а вот точность оптических датчиков пока под вопросом.

В новом исследовании приняли участие 50 здоровых добровольцев. Все они носили стандартные регистрирующие электроды ЭКГ и нагрудный монитор Polar H7, кроме того каждому выдали по два распределённых случайным образом браслета-пульсометра: Fitbit Charge HR, Apple Watch, Mio Alpha или Basis Peak. Добровольцы занимались на беговой дорожке, полотно которой двигалось со скоростью 3, 4, 6, 8 и 9 км в час. Они измеряли пульс после трёх минут ходьбы или бега в каждом из режимов, а также спустя 30, 60 и 90 секунд после окончания упражнений. (далее…)

Фитнес-трекеры не помогут похудеть


Фитнес-трекер BodyMedia Fit Core. Именно эти устройства использовали при проведении клинического исследования.
Фитнес-трекер BodyMedia Fit Core. Именно эти устройства использовали при проведении клинического исследования.

Фитнес-трекеры не помогают сбросить вес — к такому выводу пришли учёные из Питтсбургского университета (University of Pittsburgh), Университета Бастира (Bastyr University) и университета Слиппери Рок в Пенсильвании (Slippery Rock University of Pennsylvania). Результаты рандомизированного клинического исследования опубликованы в The Journal of the American Medical Association (JAMA).

Люди, которые, вдобавок к стандартной программе похудения, пользовались носимыми устройствами, потеряли почти в два раза меньше веса, чем те, кто обходился без них: 3,5 кг против 5,9 кг. Учёные заключили, что фитнес-трекеры «не предоставляют преимуществ по сравнению со стандартным поведенческим подходом к снижению веса».

В двухгодичном исследовании приняли участие 470 человек (77% — женщины) в возрасте от 18 до 35 лет, на момент начала эксперимента индекс их массы тела составлял 25—39 баллов. Все участники соблюдали диету, поддерживали необходимый уровень физической активности, посещали групповые консультации и общались со специалистами по телефону. Через 6 месяцев их разделили на две подгруппы: участники первой следили за питанием и физнагрузкой самостоятельно и вели дневник на специальном сайте, участникам второй выдали фитнес-трекеры BodyMedia Fit Core. Это устройство крепится на плече и показывает на экране данные о физической активности и энергозатратах. (далее…)

«Носимое облако»: более мощный и дешёвый формат мобильных устройств


Разработчики «носимого облака» Расиб Хан и Рагиб Хасан. Хасан демонстрирует прототип нового устройства.
Разработчики «носимого облака» Расиб Хан и Рагиб Хасан. Хасан демонстрирует прототип нового устройства.

Изобретатели из университета Алабамы в Бирмингеме (University of Alabama at Birmingham) разрабатывают носимое «облако» — компактную и лёгкую вычислительную систему, встраиваемую в одежду. Они представили прототип на сороковой международной конференции Института инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers), посвящённой компьютерам, ПО и приложениям.

Из 10 компактных и дешёвых компьютеров Raspberry Pi, зимней куртки, трёх внешних аккумуляторов и небольшого сенсорного дисплея инженеры сконструировали носимую систему, которая, объединяя различные мобильные компоненты, становится мощным интеллектуальным устройством. Куртка даёт пользователям возможность подключаться к ресурсам в облаке, не ограничиваясь возможностями своих мобильных девайсов. Она может похвастаться почти десятью гигабайтами оперативной памяти — это примерно в три раза больше, чем у среднего смартфона. Каждый Raspberry Pi предоставляет 32 Гб дискового пространства. (далее…)

Образы будущего


Назад в будущее!
Прости, Марти, нет у нас летающих досок!

Прогнозировать будущее пытались ещё древние философы. Сейчас же этим занимаются, с одной стороны, учёные и экономисты, с другой — и особенно активно — писатели-фантасты.

Прогнозы на ближайшее будущее очень важны как для технологических компаний, так и для правительств государств, поэтому появилась целая наука, занимающаяся прогнозированием будущего. Эта наука называется футурологией, и сейчас футуролог стал штатной единицей в крупных технологических компаниях (как, например, известный многим Рэй Курцвейл (Raymond Kurzweil), работающий в Google), а многие госструктуры заказывают отчёты у консалтинговых компаний с описанием техно- и социальных изменений на ближайшие 20—30 лет.

Для подобных предсказаний есть масса методов, большая часть которых так или иначе основана на экстраполяции имеющихся тенденций. Что же касается далёкого будущего, эта область скорее является прерогативой писателей-фантастов. Однако в последние годы стало довольно забавно наблюдать, как сбываются предсказания, сделанные в той или иной книге, или выходят на рынок гаджеты, впервые упоминавшиеся в фантастических произведениях. Эксперты и маркетологи из крупных компаний начали массово читать фантастику в надежде найти там новую идею или новый девайс для вывода на рынок. (далее…)

Новая электронная татуировка регистрирует активность мышц


Новый накожный электрод напоминает временную татуировку.
Новый накожный электрод напоминает временную татуировку.

Учёные Тель-Авивского университета (ивр. ‏אוניברסיטת תל אביב‎‏‎‎) разработали электронную татуировку, способную регистрировать электрическую активность мышц и нервов. Новая технология может найти применение в медицине, маркетинге и других областях. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Временная тату состоит из углеродного электрода, клейкого слоя, которым она крепится к коже, и покрытия из проводящего полимера. Она регистрирует стабильный сильный сигнал и не раздражает кожу. «Одно из возможных применений новой технологии — отслеживание мимики с помощью электрических сигналов, полученных от лицевых мускулов и распознавание эмоций, — говорит профессор Яэль Ханейн (Yael Hanein), один из авторов исследования. — Способность распознавать и картировать эмоции может пригодиться в разных областях. Рекламщики, исследователи общественного мнения, медийщики и другие — все хотят узнать, как люди реагируют на разные продукты и ситуации. Точных инструментов для этого не существует, поэтому им приходится рассчитывать на субъективные данные анкет».

Первоначально устройство разрабатывали как альтернативу электромиографии — методу регистрации электрической активности мышц. Во время этой неприятной медицинской процедуры пациентам приходится долго лежать или сидеть в одном положении в кабинете врача. Кожу намазывают холодным липким гелем и прикрепляют громоздкие электроды или вводят в мышечную ткань иглу. «Наша татуировка позволяет пациентам вести обычный образ жизни, пока электрод регистрирует мышечную и нервную активность. В этом и состоит основная идея: прилепите и забудьте о ней», — объясняет Ханейн. (далее…)

Носимые устройства будут предсказывать приступы астмы


Прототип устройства для крепления на грудную клетку. Автор фото — Джеймс Диффендерфер.
Прототип устройства для крепления на грудную клетку. Автор фото — Джеймс Диффендерфер.

Учёные из инженерно-исследовательского центра наносистем (Nanosystems Engineering Research Center, NERC) для продвинутых систем интегрированных датчиков и технологий с автономным питанием (Advanced Self-Powered Systems of Integrated Sensors and Technologies, ASSIST) Национального научного фонда (National Science Foundation’s, NSF) университета штата Северная Каролина (North Carolina State University) разрабатывают носимые устройства, способные предупредить приступ астмы. Систему, состоящую из браслета, пластыря и спирометра опробовали в лаборатории и летом протестируют на добровольцах. Статья с описанием гаджетов опубликована в IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics.

«Мы хотели спроектировать носимое устройство, которое могло бы отслеживать самочувствие пациентов и, в частности, прогнозировать приступы астмы, чтобы пользователи могли сменить обстановку или вид деятельности и предотвратить их», — объясняет один из разработчиков, Альпер Бозкурт (Alper Bozkurt). «Иногда, чтобы предотвратить приступ, достаточно зайти в помещение или сделать перерыв во время занятий физическими упражнениями, — замечает ведущий автор исследования Джеймс Диффендерфер (James Dieffenderfer). (далее…)

Созданы сверхтонкие эластичные платы


Гибкие микросхемы, которые приклеиваются к коже подобно временным тату
Эластичные платы, которые приклеиваются к коже подобно временным тату.

Команда инженеров из Висконсинского университета в Мэдисоне (University of Wisconsin—Madison) во главе с Чжэньцянем «Джеком» Ма (Zhenqiang «Jack» Ma), профессором инженерии, электротехники и вычислительной техники, создала самую легкорастяжимую в мире плату с электропроводящими цепями, настолько тонкую, что она может быть использована для производства эпидермальных электронных устройств, подобных временным тату.

Структура платы вдохновлена кабелем типа «витая пара»: она состоит, по существу, из двух очень маленьких переплетающихся линий электропередачи в виде повторяющихся S-образных кривых. Схема формируется в два слоя с сегментированными металлическими блоками, как 3D-пазл, что позволяет цепям растягиваться без ущерба для их производительности. Это также помогает защитить цепи от внешних воздействий и сильно уменьшить потери тока. (далее…)

В России разработали гарнитуру для «солдата будущего»


Воздушная и костная звуковая проводимость.
Воздушная и костная звуковая проводимость.

Объединённая приборостроительная корпорация (ОПК) разработала гарнитуру для боевой экипировки «солдата будущего» на основе технологии «костной проводимости» звука.

Устройство крепится на висках, и, когда боец говорит или принимает команды, звук передаётся не через традиционные телефоны (наушники) и микрофоны, а через кости головы. Звук преобразуется в колебания, которые считываются и передаются аппаратурой. При этом благодаря открытым ушам, боец имеет возможность одновременно получать команды по радиосвязи и слышать все, что происходит на поле боя.

«Что важно, гарнитура легко надевается и снимается без вмешательства в конструкцию солдатского шлема в отличие от предшественниц, в которых такое вмешательство было необходимо. Она позволяет получать и передавать сигналы без посторонних шумов и в высоком качестве», — сообщил представитель ОПК.

Работа гарнитуры базируется на отечественных технологиях и программном обеспечении.
(далее…)

Apple Watch помогут предотвратить инсульт


Для того чтобы усовершенствовать новый алгоритм, исследователям нужна помощь пользователей Apple Watch.
Для того чтобы усовершенствовать новый алгоритм, исследователям нужна помощь пользователей Apple Watch.

Могут ли носимые гаджеты — например, Apple Watch и Android Wear — спасти жизнь? Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско в сотрудничестве с разработчиками приложения Cardiogram пытаются выяснить, способны ли детекторы пульса этих устройств выявить мерцательную аритмию — серьёзное заболевание, которое является предвестником инсульта.

У здорового человека все четыре камеры сердца сокращаются в одинаковом ритме, импульс предсердий передаётся на желудочки. При мерцательной аритмии отдельные группы мышечных волокон предсердий начинают хаотично сокращаться с частотой от 350 до 600 ударов в минуту. Желудочкам передаются не все импульсы, поэтому они бьются медленнее, однако ритм их сокращений тоже нарушается. (далее…)

Компьютер vs. бумага. Часть I



(далее…)

В Японии создана растягивающаяся плёнка для носимой электроники


Растягиваемая плёнка-изолятор
Растягиваемый полимер в роли изолятора и электрическая схема из токопроводящей пасты на основе серебра.

Японская корпорация Panasonic сообщила о создании материала, который может стать основной для носимой электроники, а также ряда других устройств. Гибкая резиновая плёнка способна не только изгибаться и скручиваться, но также растягиваться и возвращаться в исходное состояние. Одновременно представлена токопроводящая паста, предназначенная для использования на растягивающемся изоляторе, и прозрачные электроды.

В отличие от традиционных гибких материалов для носимой электроники, которые допускают изгиб со скручиванием или только изгиб, созданная в корпорации Panasonic (パナソニック株式会社) плёнка-изолятор допускает растяжение до 2,5 раз от исходной длины и возвращение в исходное состояние с сохранением свойств. Плёнка изготовлена из термоотверждаемой смолы с поперечной межмолекулярной связью.

В качестве проводящего материала, который мог бы применяться вместе с растягиваемой подложкой, японские инженеры предложили токопроводящую пасту на основе серебра. Паста используется как наполнитель для плёнки, что обеспечивает сохранение проводимости как при растяжении, так и при возвращении в исходное состояние.

Растягивающаяся плёнка-изолятор, токопроводящая паста и прозрачные электроды будут продемонстрированы посетителям выставки Printed Wiring Boards Expo, которая пройдёт в Токио с 13 по 15 января.

Графен может быть использован в носимых устройствах


Константин Новосёлов
В исследовательскую группу, продемонстрировавшую возможность использования графена в носимых устройствах, вошёл Константин Новосёлов, открывший графен вместе с Андреем Геймом.

Сотрудники Манчестерского университета продемонстрировали возможность использования графена в носимых устройствах. Разработанные ими прототипы показали работоспособность в реальных условиях, при этом авторы отмечают, что печатать двухмерные устройства можно не только на одежде, но и непосредственно на коже.

Исследовательской группой под руководством профессора Чжижунь Ху (Zhirun Hu) были созданы проводники и радиоантенны, в которых используется напечатанный графен (англ. printed graphene) на бумажной основе. Проведённые эксперименты, в том числе с использованием манекена, продемонстрировали возможность использования устройств для приёма и передачи радиосигналов.

Более того, напечатанный графен можно производить при низкой температуре, что позволяет печатать устройства на таких материалах, как бумага и ткань. (далее…)