Inxhinierët krijojnë fije të vogla që kuptojnë Si dhe Kur ju lëvizni në kohë reale

Inxhinierët krijojnë fije të vogla që kuptojnë Si dhe Kur ju lëvizni në kohë reale

Inxhinierët krijuan sensorë në formë fijesh të cilët mund të ngjiten në lëkurë për të matur lëvizjen në kohë reale, me implikime të mundshme për të gjurmuar shëndetin dhe performancën e organizmit.

Inxhinierët në Universitetin Tufts kanë krijuar dhe demonstruar sensorë fleksibël të bazuar në fije që mund të matin lëvizjen e qafës, duke siguruar të dhëna për drejtimin, këndin e rrotullimit dhe shkallën e zhvendosjes së kokës. Zbulimi rrit potencialin për fasha të holla, të padukshme, të ngjashme me tatuazhe që, sipas ekipit Tufts, mund të masin performancën atletike, të monitorojnë lodhjen e punëtorit ose të shoferit, të ndihmojnë me terapinë fizike, të përmirësojnë lojërat dhe sistemet e realitetit virtual dhe të përmirësojnë imazhet e krijuara nga kompjuteri në kinematografi. Teknologjia, e përshkruar sot (29 janar 2021) në Raportet Shkencore, shton një numër në rritje të sensorëve me fije të zhvilluara nga inxhinierët e Tufts që mund të enden në tekstile, duke matur gazra dhe kimikate në mjedis ose metabolite në djersë.

Në eksperimentet e tyre, studiuesit vendosën dy fije në një model “X” në pjesën e pasme të qafës së një subjekti. Të mbuluar me një bojë me bazë karboni që përçon elektricitetin, sensorët zbulojnë lëvizjen kur fijet përkulen, duke krijuar sforcim që ndryshon mënyrën e përçimit të energjisë elektrike. Kur subjekti kryente një seri lëvizjesh të kokës, telat dërguan sinjale në një modul të vogël Bluetooth, i cili më pas transmetonte të dhëna me valë në një kompjuter ose smartphone për analiza.

Analiza e të dhënave përfshinte qasje të sofistikuara për të interpretuar sinjalet dhe për t’i përkthyer ato në mënyrë që tëpër të bëhej vlerësimi i  lëvizjeve të kokës në kohë reale, me saktësi 93%. Në këtë mënyrë, sensorët dhe proçesori kapin lëvizjet pa përdorur tela, pajisje të mëdha ose pa qenë nevoja e përdorimit të kamerave ose mbyllja në një dhomë/ hapësirë ​​laboratorike.

Ndërkohë që algoritmet do të duhet të specializohen për çdo zone të trupit, metoda demonstron se sensorët e fijeve mund të përdoren për të matur lëvizjen në gjymtyrët e tjera, sipas studiuesve. Fashat e lëkurës apo edhe veshjet që përmbajnë këto fije mund të përdoren për të kapur lëvizjet në mjediset ku matjet janë më të rëndësishme, të tilla si në terren, vendin e punës ose në një klasë. Fakti që një aparat fotografik nuk është i nevojshëm siguron privatësi shtesë.

“Ky është një demonstrim premtues se si mund të krijojmë sensorë që monitorojnë shëndetin, performancën dhe mjedisin tonë në një mënyrë jo ndërhyrëse,”- thotë Yiwen Jiang, një student universitar në Shkollën e Inxhinierisë të Universitetit Tufts dhe autori i parë i studimit. “Duhet bërë më shumë punë për të përmirësuar qëllimin dhe saktësinë e sensorëve, gjë që në këtë rast mund të nënkuptojë mbledhjen e të dhënave nga një varg më i madh fijesh të vendosura rregullisht në një model dhe zhvillimin e algoritmeve që përmirësojnë sasinë e lëvizjes së artikuluar.”

Llojet e tjera të dizenjove të sensorit të lëvizjes që vishen kanë përfshirë xhiroskopë me 3 boshte, shpejtësi-matës dhe magnetometra për të dedektuar lëvizjen e subjektit në lidhje me mjedisin e tij. Këeta sensorë bazohen në matje inerciale: duke përcaktuar sasinë se si trupi përshpejton, rrotullohet ose lëviz lart e poshtë, dhe priren të jenë më të rëndë dhe më të papërshtatshëm. Për shembull, me sisteme të tjera, për të matur lëvizjen e kokës, është e nevojshme të vendosni një sensor në ballë dhe një tjetër në qafë mbi rruaza. Vendosja imponuese e pajisjeve mund të ndërhyjë në lëvizjen e lirë të subjekteve ose thjesht në komoditetin e të mos qenit të vetëdijshëm për tu matur.

Për situata të tilla si në fushën atletike, modeli i ri i sensorit të bazuar në fije mund të jetë një ndryshues i lojës. Duke vendosur fasha të holla si tatuazhe në nyje të ndryshme, një atlet mund të mbante sensorë lëvizje për të dedektuar lëvizjen dhe formën e tyre fizike, ndërsa sensorët e djersës, të përshkruar në punën e mëparshme nga ekipi i Tufts, gjithashtu mund të gjurmonin elektrolitet, laktatin dhe shënues të tjerë biologjikë të performancës në djersë.

Në rrugë, një fashë e sensorit me fije mund të lajmërojë lodhjen e shoferit të kamionit ose situata të tjera ku gatishmëria e operatorit është kritike, duke monitoruar lëvizjet e kokës së dikujt që do të tundë kokën.

“Nëse mund ta çojmë më tej këtë teknologji, mund të ketë një gamë të gjerë aplikimesh edhe në kujdesin shëndetësor,”- thotë Jiang. “Për shembull, ata që studiojnë sëmundjen e Parkinsonit dhe sëmundje të tjera neuromuskulare gjithashtu mund të ndjekin lëvizjet e subjekteve në mjediset e tyre normale dhe jetën e përditshme për të mbledhur të dhëna për gjendjen e tyre dhe efektivitetin e trajtimeve.”

“Qëllimi në krijimin e sensorëve me bazë fijesh është t’i bëjmë ata” të zhduken” për sa i përket personit që i vesh,”- thotë Sameer Sonkusale, profesor i inxhinierisë elektrike dhe kompjuterike në Shkollën e Inxhinierisë të Tufts, drejtor i Tufts Nanolab, dhe autori i studimit përkatës. “Krijimi i një fije të mbuluar të aftë për të matur lëvizjen është një arritje e jashtëzakonshme, e bërë edhe më e dukshme nga fakti që Yiwen e zhvilloi këtë shpikje si një student. Ne shohim përpara për të rafinuar teknologjinë e tij dhe duke eksploruar më shumë mundësi aplikimi të saj. ”

Postime te ngjashme