Autonomer programmierbarer elastischer Faserncomputer für Echtzeit-Gesundheitsmonitoring

Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

MIT-Forscher haben einen autonomen programmierbaren Computer in Form einer elastischen Faser entwickelt, der Gesundheitszustände und körperliche Aktivität überwachen und den Träger in Echtzeit vor potenziellen Gesundheitsrisiken warnen könnte. Kleidung, die den Fasercomputer enthält, war bequem und maschinenwaschbar, und die Fasern waren für den Träger nahezu unmerklich, berichten die Forscher.

Im Gegensatz zu am-Körper-Monitoring-Systemen, bekannt als „Wearables“, die an einem einzelnen Punkt wie Brust, Handgelenk oder Finger sitzen, haben Stoffe und Bekleidung den Vorteil, mit großen Körperbereichen in Kontakt zu stehen, nah an lebenswichtigen Organen. Als solches präsentieren sie eine einzigartige Gelegenheit, menschliche Physiologie und Gesundheit zu messen und zu verstehen.

Der Fasercomputer enthält eine Reihe von Mikrogeräten, einschließlich Sensoren, Mikrocontroller, digitalem Speicher, Bluetooth-Modulen, optischer Kommunikation und einer Batterie, was alle notwendigen Komponenten eines Computers in einer einzelnen elastischen Faser vereint.

Die Forscher fügten vier Fasercomputer zu einem Oberteil und einer Leggings hinzu, wobei die Fasern entlang jedes Gliedmaßes verliefen. In ihren Experimenten betrieb jeder unabhängig programmierbare Fasercomputer ein Machine-Learning-Modell, das trainiert war, autonom die vom Träger ausgeführten Übungen zu erkennen, was in einer durchschnittlichen Genauigkeit von etwa 70 % resultierte.

Überraschenderweise stieg die kollektive Genauigkeit auf fast 95 %, sobald die Forscher den einzelnen Fasercomputern erlaubten, untereinander zu kommunizieren.

„Unsere Körper senden jede Sekunde Gigabytes an Daten durch die Haut in Form von Wärme, Schall, Biochemikalien, elektrischen Potenzialen und Licht, die alle Informationen über unsere Aktivitäten, Emotionen und Gesundheit tragen. Leider geht der Großteil – wenn nicht all – davon in der Kleidung, die wir tragen, verloren. Wäre es nicht großartig, wenn wir Kleidung beibringen könnten, diese wichtigen Informationen in Form wertvoller Gesundheits- und Aktivitätseinblicke zu erfassen, analysieren, speichern und kommunizieren?“ sagte Senior-Autor Yoel Fink, Professor für Materials Science and Engineering am MIT, Principal Investigator im Research Laboratory of Electronics (RLE) und dem Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN).

Der Einsatz des Fasercomputers zur Verständnis von Gesundheitszuständen und Verletzungsprävention wird bald einen bedeutenden Realwelt-Test durchlaufen. U.S. Army und Navy Dienstleistende werden eine monatelange Winterforschungsmission in die Arktis durchführen, 1.000 Kilometer bei durchschnittlichen Temperaturen von -40 °F zurücklegen. Dutzende Merino-Mesh-Baselayer-Shirts mit Fasercomputern werden Echtzeit-Informationen über Gesundheit und Aktivität der Teilnehmer dieser Mission, genannt Musk Ox II, liefern.

„In der nicht allzu fernen Zukunft werden Fasercomputer es uns ermöglichen, Apps zu laufen und wertvolle Gesundheits- und Sicherheitsdienste von einfacher Alltagskleidung zu erhalten. Wir sind begeistert, Einblicke in diese Zukunft in der bevorstehenden Arktis-Mission durch unsere Partner in der U.S. Army, Navy und DARPA zu sehen. Unseren Dienstleistenden in den härtesten Umgebungen sicher zu helfen, ist eine Ehre und ein Privileg“, sagte Fink.

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