EO

Op huid gebaseerde sensor laat zien hoe het lichaam beweegt

25 oktober 2021 om 10:22 uur

Wetenschappers van de RUG hebben draagbare en gevoelige sensoren gemaakt van een flexibel polymeer en bundels koolstofvezels, die in kleding zijn te verwerken. Net als onze huid reageren de sensoren op druk en kunnen ze de lichaamshouding meten.


Daardoor zijn ze te gebruiken om bijvoorbeeld de gevolgen van de ziekten van Parkinson te monitoren, of de beweging van gewrichten te meten bij sporters. Een beschrijving van deze toepassingen is gepresenteerd in het Nature Partner Journal (njp) Flexible Electronics.

 

Met sensoren kunnen we onze gezondheid in de gaten houden. Maar dan moeten het wel flexibele sensoren zijn die geen ongemak opleveren. Draagbare sensoren, bijvoorbeeld verwerkt in kleding, zouden dan ook nuttig zijn. Ajay Kottapalli, adjunct hoogleraar aan het Engineering and Technology Instituten Groningen (ENTEG) van de RUG, heeft samen met promovendus Debarun Sengupta al verschillende typen sensoren ontwikkeld, vaak gebaseerd op voorbeelden uit de natuur. Hij heeft nu sensoren gebouwd die de sensorische gevoeligheid van de huid nabootsen.

 

Toepassingen

Kottapalli gebruikt voor deze sensoren koolstofvezels, gemaakt via elektrospinning. De elektrische geleiding van deze vezels verandert wanneer ze worden uitgerekt. Hij maakt er sensoren van door ze in te bedden in een flexibel polymeer in een patroon van loodrecht op elkaar geplaatste banen, waarbij er ‘pixels' ontstaan als twee banen elkaar kruisen. "Elektrospinning wordt ook gebruikt om textiel te maken, en ons materiaal kan daarin genaaid worden. Dat zou zelfs met geleidend garen kunnen, dat dan als elektrode dienst doet", vertelt Kottapalli. De sensoren zijn te verwerken in kleding of bijvoorbeeld handschoenen, maar ook als plakkers op gewrichten te plaatsen. Zij meten buigbewegingen, maar zijn ook gevoelig voor druk.

 

Een gedetailleerde beschrijving van de sensoren is onlangs al gepubliceerd in npj Flexible Electronics . In het nieuwe artikel gaan Kottapalli en zijn team in op de toepassingen. Zo hebben zij sensoren verwerkt in een handschoen. Daarmee konden ze de vingerbewegingen meten en ook de druk op de vingertoppen bij aanraking van materialen. "De handschoen kan ‘voelen' hoe hard een object is, net zoals een gewone hand." Zo'n handschoen is bijvoorbeeld met een handprothese te combineren, waarbij de signalen van de sensoren aan het zenuwstelsel van de prothesedrager kunnen worden gekoppeld. Een bijzondere eigenschap van de sensoren is dat ze aanraking, gebaren en houding kunnen meten. "Dit is een unieke combinatie", vertelt Kottapalli. "Onze sensoren werken daarmee net als de huid."

 

Wasbeurten

Ook sporters kunnen dit soort sensoren gebruiken. Veel topsporters dragen al shirts met elektroden die spieractiviteit meten. ‘Onze sensoren voegen daar de lichaamsbeweging aan toe, een heel andere benadering. Naast de beweging van gewrichten is het ook mogelijk de ademhalingsbeweging te meten.' De sensoren moeten daarvoor wel in nauwsluitende kleding zitten, zoals shirts, sokken en handschoenen, of in schoenzolen. Een ander voordeel is dat de sensoren vermoedelijk de nodige wasbeurten kunnen doorstaan, iets wat nog niet in het artikel staat. Kottapalli: "Mijn promovendus Debarun Sengupta onderzoekt dat momenteel."

 

Loop-assistent

Kottapalli heeft vorig jaar een subsidie gekregen uit de ‘Ideeën Generator' van de Nationale Wetenschapsagenda, waarmee hij werkt aan biomedische toepassingen die de ontwikkeling van nieuwe functionaliteit voor de sensoren zullen stimuleren. Samen met Amar Karnat (een voormalig postdoc die nu werkt bij het bedrijf CTO Sencilia) en onderzoeksingenieur Natanael Gomes vinden nu testen van de sensoren plaats in een revalidatiecentrum voor Parkinsonpatiënten, het Hilberdink Paramedisch Centrum voor Reumatologie en Revalidatie (PCRR) in Groningen. "Daar worden ze gebruikt om te meten hoe de loopbeweging in de tijd verslechtert." Dat gebeurt met behulp van sensoren in schoenzolen en op de knie of enkel van de patiënt. Het project kan in de nabije toekomst een loop-assistent voor deze patiënten opleveren. Kottapalli: "Sommige patiënten gebruiken al een systeem dat via oortjes gesproken instructies geeft over loopsnelheid en staplengte. We weten inmiddels dat patiënten vlak voordat ze vallen kortere stappen nemen. Onze sensoren kunnen ze daarvoor waarschuwen."

 

Gerelateerd nieuws

Nieuw polymeer geeft 3D-geprint zand superkracht

Nieuw polymeer geeft 3D-geprint zand superkracht

Onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy hebben een nieuw polymeer ontworpen om silicazand te binden en te versterken voor additieve productie van binderjet, een 3D-printmethode die…

Nieuwe holografische camera kijkt om hoeken en ziet het ongeziene met grote precisie

Nieuwe holografische camera kijkt om hoekjes en ziet het ongeziene met grote precisie

Onderzoekers van de Northwestern University (VS) hebben een nieuwe camera met hoge resolutie uitgevonden die het ongeziene kan zien - ook om hoeken en door verstrooiende media, zoals huid, mist of mogelijk zelfs de…

Nederlander wint James Dyson Award met PlasticScanner (video)

Nederlander wint James Dyson Award met PlasticScanner (video)

TU/D-alumnus Jerry de Vos heeft met zijn Plastic Scanner een handzaam apparaatje ontworpen waarmee je snel kunt zien van welk soort plastic iets gemaakt is. Informatie die belangrijk is voor hergebruik en recycling van…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 november 2021

The Battery Show

A conference and trade fair focused on keeping up with developments in the advanced battery and...

1 december 2021, Den Bosch

Food Technology

Hoe ziet het voedselsysteem van de toekomst eruit? Welke rol speelt technologie hierin?

3 december 2021, online

Seminar on the recycing of permanent magnets

This seminar presents a technical and market overview of magnet recycling in the EU, with current R&I...

Meer agendapunten »