Kontaktloser Biosensor misst Stresssignale im Auto und Flugzeug
Spezifische Körpersignale von Fahrern und Piloten können auf Probleme hindeuten, die Unfälle verursachen könnten. Ein drahtloser Biosensor soll helfen.
(Bild: National University of Singapore)
Ein Wissenschaftsteam der National University of Singapore hat einen Biosensor entwickelt, der kardiopulmonale Signale von Menschen drahtlos erfassen kann, die in dynamischen geschlossenen Umgebungen, wie etwa einem fahrenden Auto oder einem fliegenden Flugzeug im Cockpit sitzen. Die Messung von Herzschlag und Atemfrequenz könnte dazu genutzt werden, um Stresswerte des Fahrers zu ermitteln, damit Unfälle verhindert werden.
Der Biosensor besteht aus leitfähigen Fäden, die in einem kammförmigen Muster auf einem Sicherheitsgurt etwa eines Autos eingestickt sind, wie die Forscher in der Studie "A digitally embroidered metamaterial biosensor for kinetic environments" beschreiben, der in Nature Electronics erschienen ist. Die Oberfläche des Musters kann Radiowellen leiten und so physiologische Bewegungen durch Nahfeldinteraktionen zwischen drahtlosen Signalen und dem Körper erkennen.
Den Forschern ist es dabei gelungen, aus diesen Signalen den Herzschlag sowie die Atemfrequenz zu extrahieren. Beides kann zusammen herangezogen werden, um etwa den Stresslevel eines Autofahrers oder eines Flugzeugpiloten festzustellen. Das könnte dazu genutzt werden, um eine Überlastung zu erkennen und Unfälle zu verhindern.
Zuverlässige Signalerkennung
Wie die Wissenschaftler in Tests in einem fahrenden Auto und einem Flugsimulator herausgefunden haben, kann der Biosensor die Informationen auch dann zuverlässig erkennen, wenn sich der Fahrer oder der Pilot bewegen. Physiologische Signale können so kontinuierlich erfasst werden.
Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass herkömmliche Sensoren, die etwa Körpergeräusche als Grundlage für die Erkennung von Herzschlag und Atemfrequenz nutzen, in solchen Umgebungen nicht zuverlässig funktionieren, weil zu laute Umgebungsgeräusche, etwa durch das Brummen des Motors, vorhanden sind. Der von den Forschern entwickelte Biosensor soll jedoch auf dem gleichen Niveau und mit der gleichen Zuverlässigkeit kardiopulmonale Signale liefern wie ein direkt am Körper messender Sensor.
"Unsere kĂĽnftige Forschung wird sich darauf konzentrieren, die Funkkomponenten des Sensors zu miniaturisieren und sie in kompakte Module fĂĽr eine kostengĂĽnstige Massenproduktion zu integrieren", sagt Xi Tian, ein Mitautor der Studie. "AuĂźerdem wollen wir Algorithmen entwickeln, die physiologische Daten interpretieren, um MĂĽdigkeit, Stress und den Gesundheitszustand des Fahrers zu beurteilen. Wir planen, mit Automobilherstellern zusammenzuarbeiten, um das System in der Praxis zu verfeinern und zu validieren."
(olb)