Czujnik w pasie bezpieczeństwa

fot. pixabay

Naukowcy z Narodowego Uniwersytetu Singapuru i Uniwersytetu Tsinghua opracowali nowy czujnik, który może odbierać i śledzić sygnały biologiczne, takie jak tętno i rytm oddechu bez kontaktu z ciałem użytkowników. Sensor opisany w artykule opublikowanym w Nature Electronics może być używany do odbierania sygnałów w zamkniętych środowiskach, takich jak kabina samolotu, poruszający się samochód lub autobus.

- Monitorowanie czujności lub stresu kierowców ma zasadnicze znaczenie dla bezpieczeństwa na drodze - powiedział Xi Tian, współautor artykułu - Istniejące czujniki zaprojektowane do pomiaru fizjologicznych markerów zmęczenia, takich jak tętno i rytm oddechu napotykają wyzwania w poruszających się pojazdach z powodu nieprzewidywalnego szumu wibracyjnego. Aby przezwyciężyć te wyzwania, nasze badania skupiły się na opracowaniu biosensora zdolnego do bezkontaktowego i niezawodnego monitorowania stanu zdrowia w dynamicznych środowiskach.

Czujnik opracowany przez Tiana i jego współpracowników opiera się na metamateriałach. Aby go wyprodukować, naukowcy nanieśli na pasy bezpieczeństwa przewodzące nici w formie grzebienia, uzyskując powierzchnię, która kieruje fale radiowe i wzmacnia bezprzewodowe interakcje z ludzkim ciałem.

- Ta konstrukcja umożliwia wykrywanie subtelnych ruchów fizjologicznych poprzez ubranie, jednocześnie niwelując zakłócenia spowodowane wibracjami pojazdu i oddziaływaniem innych pasażerów - wyjaśnił Tian - Dzięki wykorzystaniu dedykowanego algorytmu przetwarzania sygnału nasz biosensor zapewnia ciągły i niezawodny monitoring bicia serca i oddechu kierowcy w poruszającym się pojeździe.

Badacze ocenili wydajność swojego czujnika w serii testów, które przeprowadzono w symulatorze kabiny samolotu i w jadącym samochodzie. Odkryli, że ich zintegrowany z pasami bezpieczeństwa czujnik dopasowuje się do ciała użytkowników, a także niezawodnie wykrywa subtelne sygnały sercowo-płucne nawet w tym dynamicznym otoczeniu.

- Wykazaliśmy, że wydajność biosensora nie uległa zmianie w jadącym pojeździe podczas 1,5-godzinnej trasy w Singapurze przy zróżnicowanych warunkach ruchu - oświadczył Tian - Dodatkowo oceniliśmy zdolność czujnika do ciągłego monitorowania fizjologicznego w symulatorze kabiny samolotu, gdzie wykrywał zmiany tętna podczas snu. Odkrycia te podkreślają potencjał biosensora do ciągłego i niezawodnego monitorowania fizjologicznego w trudnych warunkach.

Nowy biosensor opracowany przez badaczy może wkrótce zostać udoskonalony i przetestowany w dodatkowych scenariuszach. W przyszłości może zostać zintegrowany z pasami bezpieczeństwa samochodów, samolotów i tymi stosowanymi w innych środkach transportu jako sposób monitorowania sygnałów fizjologicznych kierowców i zapobiegania śmiertelnym wypadkom.

- Nasze przyszłe badania będą koncentrować się na miniaturyzacji radiowych komponentów czujnika i ich integracji w kompaktowych modułach w celu opłacalnej produkcji masowej - dodał Tian - Naszym celem jest również opracowanie algorytmów interpretujących dane fizjologiczne w celu oceny zmęczenia, stresu i stanu zdrowia kierowcy. Planujemy współpracę z producentami samochodów w celu ulepszenia i walidacji systemu w warunkach rzeczywistych.

(rr)