スタンフォード大学がステッカー型の無線センサー「BodyNet」を開発

2019年8月16日スタンフォード大学は、皮膚から発せられる生体信号を検出し、その値を衣服に留められた受信機に無線で送信することができるステッカー型センサー「BodyNet」を実験的に開発したことを発表した。

このセンサーの実証実験では、被験者の手首と腹部にセンサーを貼り付け、心拍や呼吸の際皮膚がどのように伸び縮みするかを検出することで心拍数と呼吸を測定したという。

また、肘と膝にも同様にセンサーを貼り、筋肉の収縮や皮膚の微妙な弛緩を測定することにより、腕と脚の動きを捉えることができた。

構造としては電池を内蔵していないカードをカードリーダ本体に近づけると、電磁誘導やマイクロ波を用いて電源が供給される仕組みであるIDカードに似ている。

衣服の受信機から入ってくるRFIDのエネルギーの一部を収集し、センサー本体に電力を供給するアンテナを内蔵している。そして皮膚から測定した値を受信機に送り返すという仕組みだ。

スタンフォード大学がステッカー型の無線センサー「BodyNet」を開発
BodyNetステッカーと人の服にクリップで留められた受信機 写真:Bao lab

また、皮膚のように伸縮性のあるアンテナを作成するために、ゴム製のステッカーに、金属インクをスクリーン印刷している。しかし、アンテナが曲がったり伸びたりすることにより信号が弱くなり不安定になってしまう。

この問題を解決するためにスタンフォード大学のエンジニアは、強力で正確な信号を受信機に送信することができる新しいRFIDシステムを開発した。

さらにバッテリー駆動の受信機はBluetoothを使用し、ステッカーからスマートフォンやコンピューターなどに定期的にデータをアップロードすることが可能だ。

現在では衣服の受信機のすぐ下にセンサーを貼らなければならず、医療モニタリングでは問題がないが、運動中など動くことを想定した場合には、センサーをどこに貼り付けても信号を送受信できるアンテナを衣服に織り込まなければならいということだ。

8月15日Nature Electronicsの記事でシステムを説明した化学工学教授のZhenan Bao氏は、「BodyNetと呼ばれるこのウェアラブル技術は、まず睡眠障害や心臓病の患者を医療環境で健康測定する際に使用されると考えています。

研究では、既に汗やその他の分泌物を感知して、体温やストレスなどの数値を測定する新しいステッカーを開発しようとしています。

この研究の今後の目標は、消費者が現在使用しているスマートフォンや時計よりも幅広い健康指標をより正確に測定することです。

いつか、全身の皮膚センサーアレイを作成して、人の通常の行動を妨げることなく生体データを収集することが可能になると考えています」と述べた。

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