Het perfecte draagbare apparaat creëren om spierbewegingen te volgen, hartslag en andere kleine biosignalen zonder de bank te breken, heeft wetenschappers geïnspireerd om op zoek te gaan naar een eenvoudiger en betaalbaarder hulpmiddel.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers op de Okanagan-campus van UBC heeft een praktische manier ontwikkeld om menselijke bewegingen te volgen en te interpreteren, in wat misschien wel het ontbrekende stukje van de puzzel is als het gaat om draagbare technologie.

Wat begon als een onderzoek om een ​​ultra-rekbare sensor te maken, is getransformeerd in een geavanceerd interdisciplinair project, resulterend in een slim draagbaar apparaat dat in staat is complexe menselijke bewegingen te detecteren en te begrijpen, legt School of Engineering Professor Homayoun Najjaran uit.

De sensor wordt gemaakt door grafeen nanovlokken (GNF) in een rubberachtig zelfklevend kussentje te infuseren. Najjaran zegt dat ze vervolgens de duurzaamheid van de kleine sensor hebben getest door hem uit te rekken om te zien of hij de nauwkeurigheid kan behouden onder spanningen tot 350 procent van zijn oorspronkelijke staat. Het apparaat ging door meer dan 10, 000 cycli van strekken en ontspannen met behoud van de elektrische stabiliteit.

"We hebben deze sensor grondig getest, " zegt Najjaran. "Niet alleen behield het zijn vorm, maar belangrijker nog, het behield zijn zintuiglijke functionaliteit. We hebben de werkzaamheid van GNF-Pad als haptische technologie in realtime toepassingen verder aangetoond door de menselijke vingerbewegingen nauwkeurig te repliceren met behulp van een robotvinger met drie gewrichten."

Het doel was om iets te maken dat kan rekken, wees flexibel en een redelijke grootte, en de vereiste gevoeligheid hebben, uitvoering, productie kosten, en robuustheid. In tegenstelling tot een traagheidsmeeteenheid - een elektronische eenheid die kracht en beweging meet en wordt gebruikt in de meeste op stappen gebaseerde draagbare technologieën - zegt Najjaran dat de sensoren gevoelig genoeg moeten zijn om te reageren op verschillende en complexe lichaamsbewegingen. Dat omvat oneindig kleine bewegingen zoals een hartslag of een vingerbeweging, tot grote spierbewegingen van lopen en rennen.

School of Engineering Professor en co-auteur van de studie Mina Hoorfar zegt dat hun resultaten fabrikanten kunnen helpen om het volgende niveau van gezondheidsmonitoring en biomedische apparaten te creëren.

"We hebben een eenvoudige en zeer herhaalbare fabricagemethode geïntroduceerd om een ​​zeer gevoelige sensor te creëren met uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen tegen zeer lage kosten, ’ zegt Hoefar.

Om de bruikbaarheid aan te tonen, onderzoekers bouwden drie draagbare apparaten, waaronder een knieband, een polsbandje en een handschoen. Het polsbandje hield de hartslag bij door de pols van de slagader te voelen. In een geheel ander bewegingsbereik, de vinger- en kniebanden bewaakten vingergebaren en grotere spierbewegingen tijdens het lopen, rennen, zitten en opstaan. De resultaten, zegt Hoorfar, duiden op een goedkoop apparaat met een hoge gevoeligheid, selectiviteit en duurzaamheid.

Het onderzoek, gedeeltelijk gefinancierd door de Natural Sciences and Engineering Research Council, werd onlangs gepubliceerd in de Journal of Sensors and Actuatoren A:Fysiek .