Nositelná technologie se za poslední desetiletí rychle vyvíjela a přeměnila se z jednoduchých fitness trackerů na sofistikovaná zařízení schopná monitorovat širokou škálu zdravotních metrik v reálném čase. Integrace pokročilé biometrie a chytrého oblečení představuje významný skok v tom, jak interagujeme s technologiemi, zdravím a wellness. Tento článek zkoumá nejnovější inovace v nositelných technologiích se zaměřením na pokročilou biometrii pro monitorování zdraví v reálném čase a integraci technologií do oblečení prostřednictvím chytrého oblečení.
Pokročilá biometrie: Monitorování zdraví v reálném čase
Pochopení biometrie v nositelných zařízeních
Biometrie se týká měření a statistické analýzy jedinečných fyzických a behaviorálních charakteristik lidí. V souvislosti s nositelnými zařízeními zahrnuje biometrie sledování fyziologických dat pro sledování úrovně zdraví a kondice. Pokročilé biometrické senzory se staly nedílnou součástí moderních nositelných zařízení a umožňují nepřetržité sledování zdravotního stavu v reálném čase.
Typy biometrických senzorů v nositelných zařízeních
Monitory srdečního tepu
- Optické snímače srdečního tepu: Použijte fotopletysmografii (PPG) k detekci změn objemu krve v mikrovaskulárním řečišti tkáně.
- Senzory elektrokardiogramu (EKG).: Změřte elektrickou aktivitu srdce, abyste získali přesnější údaje o srdeční frekvenci a odhalili nepravidelnosti.
Senzory saturace krve kyslíkem (SpO2).
- Změřte procento hemoglobinu nasyceného kyslíkem v krvi, což je důležité pro posouzení respiračních funkcí.
Monitory krevního tlaku
- K neinvazivnímu odhadu krevního tlaku použijte čas průchodu pulzu (PTT) nebo jiné technologie.
Bioimpedanční senzory
- Zhodnoťte složení těla, úroveň hydratace a lze jej použít ke sledování dechové frekvence.
Snímače teploty
- Sledujte teplotu pokožky, která může naznačovat různé zdravotní stavy.
Monitorování v reálném čase a jeho výhody
Nepřetržitý sběr zdravotních dat
- Včasné odhalení zdravotních problémů: Data v reálném čase umožňují včasnou detekci anomálií, jako jsou arytmie, hypoxie nebo hypertenze.
- Řízení chronických nemocí: Pacienti s onemocněními, jako je cukrovka nebo srdeční onemocnění, mohou své zdraví spravovat efektivněji díky nepřetržitému sledování.
Personalizované statistiky zdraví
- Doporučení založená na datech: Nositelná zařízení mohou poskytovat personalizovanou zpětnou vazbu a koučování na základě individuálních zdravotních údajů.
- Podpora změny chování: Zpětná vazba v reálném čase může uživatele motivovat k přijetí zdravějšího životního stylu.
Vzdálené monitorování pacienta
- Integrace telemedicíny: Poskytovatelé zdravotní péče mohou monitorovat pacienty na dálku, což snižuje potřebu častých osobních návštěv.
- Nouzová odezva: Nositelná zařízení dokážou detekovat pády nebo kritické zdravotní události a upozornit pohotovostní služby.
Přední zařízení a technologie
Řada Apple Watch
- Funkce EKG: Modely Apple Watch Series 4 a novější obsahují funkce EKG s povolením FDA.
- Monitorování krevního kyslíku: Řada 6 zavedla monitorování SpO2 pro wellness účely.
Fitbit Sense
- Zvládání stresu: Obsahuje senzory elektrodermální aktivity (EDA) pro posouzení úrovně stresu.
- Sledování teploty pokožky: Monitoruje variace, které by mohly naznačovat nemoc.
Nositelná zařízení Garmin
- Pokročilé metriky výkonu: Nabídněte VO2 max, stav tréninku a návrhy doby zotavení.
- Pulzní Ox senzor: Poskytuje hladinu saturace krve kyslíkem.
Budoucí trendy v biometrickém monitorování
Neinvazivní monitorování glukózy
- Význam: Rozhodující pro léčbu diabetu; současné metody jsou invazivní.
- Výzkum a vývoj: Společnosti zkoumají optické senzory a další technologie pro neinvazivní sledování glukózy.
Vylepšené monitorování krevního tlaku
- Řešení bez manžety: Vývoj přesnějších a pohodlnějších metod monitorování krevního tlaku.
- Samsung Galaxy Watch: Zavedeno monitorování krevního tlaku pomocí PPG a algoritmů.
Nositelné biosenzory pro detekci nemocí
- Monitorování COVID-19: Nositelná zařízení detekující časné známky infekce prostřednictvím fyziologických změn.
- Biomarkery chronického onemocnění: Identifikace specifických biomarkerů pro nemoci, jako je Parkinsonova nebo Alzheimerova choroba.
Chytré oblečení: Integrace technologie do oblečení
Definování chytrého oblečení
Chytré oblečení nebo e-textilie označuje oděvy s digitálními součástkami a elektronikou, které poskytují další funkce nad rámec tradičního použití. Tato integrace umožňuje oděvu fungovat jako rozhraní mezi nositelem a technologií, což zvyšuje pohodlí, pohodlí a sledování zdraví.
Technologie používané v chytrém oblečení
Vodivé tkaniny a nitě
- Funkce: Umožněte průchod elektrickým signálům oblečením, připojením senzorů a zařízení.
- Materiály: Často se vyrábí ze stříbra, mědi nebo uhlíkových vláken.
Vestavěné senzory a akční členy
- Typy senzorů: Zahrnuje pohybová čidla, monitory srdečního tepu, teplotní čidla a tlaková čidla.
- Akční členy: Poskytněte hmatovou zpětnou vazbu nebo upravte vlastnosti oděvu (např. samozahřívací bundy).
Flexibilní elektronika
- Desky s plošnými spoji (PCB): Navrženo tak, aby bylo flexibilní a odolné pro integraci do tkanin.
- Roztažitelné baterie: Zdroje energie, které se mohou ohýbat a natahovat spolu s oděvem.
Aplikace chytrého oblečení
Fitness a sport
- Sledování výkonu: Sledujte metriky, jako je srdeční frekvence, svalová aktivita a pohybové vzorce.
- Posílení školení: Poskytněte zpětnou vazbu v reálném čase pro zlepšení techniky a snížení rizika zranění.
Příklad: Hexoskin Smart Shirts
- Vlastnosti: Změřte srdeční frekvenci, frekvenci dýchání a úroveň aktivity.
- Případy použití: Používané sportovci pro optimalizaci výkonu a výzkumníky v klinických studiích.
Zdravotní a lékařské monitorování
- Řízení chronických nemocí: Sledujte vitální funkce u pacientů s onemocněními, jako je kardiovaskulární onemocnění.
- Rehabilitace: Pomoc při fyzikální terapii sledováním pohybů a zajištěním správného provádění cvičení.
Příklad: Chytré ponožky Sensoria
- Vlastnosti: Vybaveno textilními tlakovými senzory pro analýzu techniky chůze a přistání nohou.
- Výhody: Pomáhá při prevenci zranění a zvládání stavů, jako jsou diabetické vředy na noze.
Každodenní pohodlí a bezpečnost
- Adaptivní oblečení: Přizpůsobuje se podmínkám prostředí, jako jsou látky regulující teplotu.
- Bezpečnostní prvky: Obsahuje oděvy s LED světly pro viditelnost nebo detekci nárazu v pracovním oděvu.
Příklad: Bunda Levi's Commuter Trucker Jacket s Jacquard od společnosti Google
- Vlastnosti: Umožňuje uživatelům ovládat hudbu, navigaci a telefonní hovory pomocí gest na rukávu bundy.
- Technologie: Používá vodivé příze vetkané do tkaniny připojené k odnímatelnému inteligentnímu štítku.
Výzvy a vyhlídky do budoucna v chytrém oblečení
Technické výzvy
- Trvanlivost a omyvatelnost: Zajištění toho, aby chytré textilie vydržely běžné používání a praní, aniž by se znehodnotily.
- Napájení: Vývoj účinných, lehkých a bezpečných zdrojů energie.
Přijetí uživatelem
- Pohodlí a styl: Vyvážení technologické funkčnosti s komfortem a estetickou přitažlivostí.
- Ochrana osobních údajů a zabezpečení dat: Řešení problémů se shromažďováním a ochranou dat.
Budoucí vývoj
- Tkaniny pro sklizeň energie: Oděvy, které generují energii pohybem nebo tělesným teplem.
- Pokročilé materiály: Začlenění nanotechnologie a grafenu pro vylepšené možnosti senzorů.
- Integrace s internetem věcí (IoT): Vytváření propojených ekosystémů, kde oblečení komunikuje s ostatními zařízeními.
Inovace nositelných technologií v oblasti pokročilé biometrie a chytrého oblečení revolučně mění způsob, jakým monitorujeme zdraví a komunikujeme s technologiemi. Monitorování zdraví v reálném čase prostřednictvím pokročilých biometrických senzorů poskytuje cenné poznatky o našem blahobytu, umožňuje proaktivní řízení zdraví a lepší výsledky zdravotní péče. Chytré oblečení představuje další hranici, hladce integruje technologii do našeho každodenního oblečení a zvyšuje funkčnost bez kompromisů v pohodlí nebo stylu.
Vzhledem k tomu, že výzkum a vývoj pokračují v řešení současných výzev, potenciál nositelných zařízení pro transformaci zdravotnictví, fitness a každodenního života je obrovský. Integrace nositelných zařízení do širších technologických ekosystémů slibuje budoucnost, kde technologie není jen doplňkem, ale je nedílnou součástí našich životů a zlepšuje naše schopnosti a pohodu.
Reference
Tento článek poskytuje hloubkový průzkum nejnovějších pokroků v nositelných technologiích se zaměřením na pokročilou biometrii pro monitorování zdraví v reálném čase a integraci technologií do oblečení prostřednictvím chytrého oblečení. Integrace těchto technologií skrývá obrovský potenciál pro transformaci zdravotní péče, fitness a každodenního života a připravuje cestu pro propojenější a zdravější budoucnost.
- Jain, AK, a kol. (2016). Biometrické rozpoznávání: výzvy a příležitosti. Příroda449(7164), 38-40.
- Tamura, T., a kol. (2014). Nositelné fotopletysmografické senzory – minulost a současnost. Elektronika3(2), 282-302.
- Hannun, A.Y., a kol. (2019). Detekce a klasifikace arytmií na úrovni kardiologa na ambulantních elektrokardiogramech pomocí hluboké neuronové sítě. Přírodní medicína, 25(1), 65-69.
- Jubran, A. (2015). Pulzní oxymetrie. Kritická péče, 19(1), 272.
- Chen, W., & Gao, L. (2020). Bez manžety a nepřetržité monitorování krevního tlaku na základě doby příchodu pulzu: Přehled literatury. Zdravotní technologie dopisy, 7(3), 94-108.
- Lopez, G., a kol. (2018). Bioimpedanční spektroskopie: Základy a aplikace. Journal of Physics: Conference Series, 407(1), 012002.
- Ring, EFJ, & McEvoy, H. (2010). Měření teploty kůže pomocí infračervené termografie. Mezinárodní termologie20(3), 53-59.
- Steinhubl, SR, a kol. (2015). Nositelné biosenzory a budoucnost včasné detekce v kardiologii. European Heart Journal36(26), 1658-1659.
- Fay, BT a Lerner, BD (2013). Kontinuální monitorování glukózy: Přehled nedávných studií prokazujících zlepšené výsledky glykémie. Journal of Diabetes Science and Technology7(4), 1021-1028.
- Piwek, L., a kol. (2016). Vzestup spotřebitelských zdravotních nositelných zařízení: Sliby a překážky. Medicína PLOS, 13(2), e1001953.
- Patel, MS, a kol. (2015). Individuální versus týmové finanční pobídky ke zvýšení fyzické aktivity: Randomizovaná, kontrolovaná studie. Journal of General Internal Medicine31(7), 746-754.
- Anker, SD, a kol. (2011). Telemedicína a vzdálená správa pacientů se srdečním selháním. Lancet378(9792), 731-739.
- Aziz, O., a kol. (2017). Všudypřítomný systém detekce pádu pomocí mobilních telefonů. Telemedicína a e-Health23(2), 147-151.
- Bumgarner, JM, a kol. (2018). Algoritmus chytrých hodinek pro automatickou detekci fibrilace síní. Journal of the American College of Cardiology71(21), 2381-2388.
- Apple Inc. (2020). Apple Watch Series 6: Budoucnost zdraví je na vašem zápěstí. Načteno z https://www.apple.com/apple-watch-series-6/
- Fitbit Inc. (2020). Představujeme Fitbit Sense: Naše nejpokročilejší chytré hodinky pro zdraví. Načteno z https://blog.fitbit.com/fitbit-sense/
- Yao, Y., a kol. (2019). Měření teploty pokožky pomocí senzoru chytrého telefonu. Senzory, 19(10), 2364.
- Garmin Ltd. (2020). Forerunner® 945. Načteno z https://buy.garmin.com/en-US/US/p/641435
- Schein, MH, a kol. (2019). Přesnost monitoru srdeční frekvence na zápěstí u pacientů s fibrilací síní. Srdeční rytmus16(9), 1436-1440.
- Mezinárodní diabetická federace. (2019). IDF Diabetes Atlas (9. vydání). Načteno z https://www.diabetesatlas.org/
- Kim, J., a kol. (2019). Neinvazivní monitorování glukózy pomocí Ramanovy spektroskopie krysí kůže. Chirurgická endoskopie33(7), 2323-2330.
- Mukkamala, R., a kol. (2015). Směrem k všudypřítomnému monitorování krevního tlaku prostřednictvím doby průchodu pulzu: Teorie a praxe. IEEE Transactions on Biomedical Engineering62(8), 1879-1901.
- Samsung Electronics. (2020). Na Galaxy Watch3 a Galaxy Watch Active2 byla spuštěna aplikace Samsung Health Monitor se sledováním krevního tlaku a EKG. Načteno z https://news.samsung.com/global/samsung-health-monitor-app-with-blood-pressure-and-ecg-tracking-launches-on-galaxy-watch3-and-galaxy-watch-active2
- Quer, G., a kol. (2020). Data z nositelných senzorů a symptomy, které sami nahlásíte pro detekci COVID-19. Přírodní medicína27(1), 73-77.
- Kassal, P., a kol. (2018). Nositelné chemické senzory pro sledování zdraví a pohody. Recenze Chemical Society47(1), 437-459.
- Tao, X. (2001).Chytrá vlákna, tkaniny a oděvy: Základy a aplikace. Nakladatelství Woodhead.
- Stoppa, M., & Chiolerio, A. (2014). Nositelná elektronika a inteligentní textilie: kritická recenze. Senzory, 14(7), 11957-11992.
- Cherenack, K., & van Pieterson, L. (2012). Chytré textilie: výzvy a příležitosti. Journal of Applied Physics, 112(9), 091301.
- Mattmann, C., a kol. (2008). Textilní tlakový senzor pro svalovou aktivitu a detekci pohybu. IEEE Sensors Journal8(3), 451-457.
- Tacca, GD, a kol. (2012). Chytré oblečení pro fotbalový trénink a rehabilitaci. IEEE Pervasive Computing, 11(2), 22-29.
- Wong, RC, a kol. (2006). Flexibilní desky plošných spojů pro miniaturizaci nositelných zařízení. Transakce IEEE na pokročilém balení29(2), 316-325.
- Yang, Y., a kol. (2019). Roztažitelná zařízení pro ukládání energie: Od základních mechanismů po nositelné aplikace. Recenze Chemical Society48(3), 735-756.
- Singh, JP, a kol. (2018). Chytré textilie pro aplikace nositelné elektroniky. Pokroky ve vědě o materiálech a inženýrství, 2018, 1-24.
- Aminian, K., & Najafi, B. (2004). Snímání lidského pohybu pomocí senzorů upevněných na těle: Venkovní měření a klinické aplikace. Počítačová animace a virtuální světy, 15(2), 79-94.
- Hexoskin. (2020). Hexoskin Smart Shirts. Načteno z https://www.hexoskin.com/
- Rachim, viceprezident a Chung, WY (2016). Komunikace viditelného světla typu nositelného pásma pro monitorování vnitřní aktivity. Senzory16(12), 1751.
- Catrysse, M., a kol. (2004). Směrem k integraci textilních senzorů do bezdrátového monitorovacího obleku. Senzory a akční členy A: Fyzické114(2-3), 302-311.
- Bonato, P. (2005). Pokroky v nositelných technologiích a aplikacích ve fyzikální medicíně a rehabilitaci. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 2(1), 2.
- Sensoria Inc. (2020). Chytré ponožky Sensoria. Načteno z https://www.sensoriafitness.com/
- Najafi, B., a kol. (2010). Ambulantní systém pro analýzu lidského pohybu pomocí kinematického senzoru: Monitorování denní fyzické aktivity u seniorů. IEEE Transactions on Biomedical Engineering50(6), 711-723.
- Fan, J., a kol. (2004). Chytré oblečení: Od tepelného pohodlí po styly nošení. International Journal of Clothing Science and Technology, 16(1/2), 84-95.
- Dias, T., a kol. (2010). Elektronické textilie: Přehled stavu techniky a budoucích směrů výzkumu. Senzory10(12), 11198-11219.
- Levi Strauss & Co. (2017). Představujeme bundu Levi's® Commuter™ Trucker Jacket s Jacquard™ od společnosti Google. Načteno z https://www.levi.com/US/en_US/features/jacquard
- Google ATAP. (2019). Jacquard od společnosti Google. Načteno z https://atap.google.com/jacquard/
- Gong, S., a kol. (2019). Omyvatelná, šicí a nositelná elektronika: recenze. Pokročilé technologie materiálů, 4(4), 1800327.
- Li, C., a kol. (2019). Pokroky ve flexibilních a nositelných zařízeních pro ukládání energie pro e-textilie. Informační displej35(1), 16-23.
- Hardy, D., a kol. (2019). Průzkum akademického a průmyslového výzkumu zaměřeného na roztažitelné baterie. Baterie5(4), 58.
- Tehrani, K., & Michael, A. (2014). Nositelná technologie a nositelná zařízení: Vše, co potřebujete vědět. Časopis nositelných zařízení, 1-17.
- Zhu, M. a kol. (2019).Samonapájecí a samofunkční bavlněné tkaniny pro všestranné nositelné získávání energie a udržitelné využití. ACS Nano, 13(2), 1940-1952.
- Chen, X., a kol. (2020). Nanotechnologie v nositelné elektronice: Panorama materiálů a struktur. Pokročilé funkční materiály, 30(17), 1908892.
- Sundmaeker, H., a kol. (2010). Vize a výzvy pro realizaci internetu věcí. Cluster evropských výzkumných projektů na internetu věcí, Evropská komise.
← Předchozí článek Další článek →
- Pokroky ve vědě o cvičení
- Inovace nositelných technologií
- Genetické a buněčné terapie
- Věda o výživě
- Farmakologické pomůcky
- Umělá inteligence a strojové učení
- Robotika a exoskeletony
- Virtuální a rozšířená realita
- Školení o vesmíru a extrémním prostředí
- Etické a společenské důsledky pokroku