Los ingenieros de la Universidad de Tufts crearon y demostraron sensores flexibles basados en hilos que pueden medir el movimiento del cuello, proporcionando datos sobre la dirección, el ángulo de rotación y el grado de desplazamiento de la cabeza. El descubrimiento aumenta la posibilidad de tatuajes delgados y discretos-como parches que podrían, según el equipo de Tufts, medir el rendimiento deportivo, monitorear la fatiga del trabajador o del conductor, ayudar con fisioterapia, mejorar los juegos y sistemas de realidad virtual y mejorar las imágenes generadas por computadora en cinematografía. La tecnología, descrita hoy en Informes científicos , se suma a un número creciente de sensores basados en hilos desarrollados por ingenieros de Tufts que se pueden tejer en textiles, midiendo gases y químicos en el ambiente o metabolitos en el sudor
En sus experimentos, los investigadores colocaron dos hilos en un patrón de "X" en la parte posterior del cuello de un sujeto. Recubiertos con una tinta a base de carbono conductora de electricidad, los sensores detectan movimiento cuando los hilos se doblan, creando tensión que cambia la formaConducen la electricidad. Cuando el sujeto realiza una serie de movimientos de cabeza, los cables envían señales a un pequeño módulo Bluetooth, que luego transmite datos de forma inalámbrica a una computadora o teléfono inteligente para su análisis.
El análisis de datos involucró enfoques sofisticados de aprendizaje automático para interpretar las señales y traducirlas para cuantificar los movimientos de la cabeza en tiempo real, con una precisión del 93%. De esta manera, los sensores y el procesador rastrean el movimiento sin interferencia de cables, dispositivos voluminosos o limitantescondiciones tales como el uso de cámaras o el confinamiento en una habitación o espacio de laboratorio.
Si bien los algoritmos deberán estar especializados para cada ubicación del cuerpo, la prueba de principio demuestra que los sensores de hilo podrían usarse para medir el movimiento en otras extremidades, según los investigadores. Los parches de piel o incluso la ropa ajustada que contienen elLos hilos se pueden usar para rastrear el movimiento en entornos donde las mediciones son más relevantes, como en el campo, el lugar de trabajo o un aula. El hecho de que no se necesite una cámara proporciona privacidad adicional.
"Esta es una demostración prometedora de cómo podríamos fabricar sensores que monitoreen nuestra salud, desempeño y medio ambiente de una manera no intrusiva", dijo Yiwen Jiang, estudiante de pregrado de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts y primer autor del estudio.. "Se necesita trabajar más para mejorar el alcance y la precisión de los sensores, lo que en este caso podría significar recopilar datos de una mayor variedad de hilos espaciados o dispuestos regularmente en un patrón, y desarrollar algoritmos que mejoren la cuantificación del movimiento articulado."
Otros tipos de diseños de sensores de movimiento portátiles incluyen giroscopios de 3 ejes, acelerómetros y magnetómetros para detectar el movimiento del sujeto en relación con su entorno. Esos sensores se basan en mediciones inerciales, que cuantifican cómo el cuerpo acelera, gira o se mueve hacia arriba.y hacia abajo, y tienden a ser más voluminosos e inconvenientes. Por ejemplo, con otros sistemas, para medir el movimiento de la cabeza, es necesario colocar un sensor en la frente y otro en el cuello por encima de las vértebras. La colocación molesta del equipopuede interferir con el libre movimiento de los sujetos o simplemente con la conveniencia de no ser conscientes de que están siendo medidos.
Para situaciones como en el campo deportivo, el novedoso paradigma del sensor basado en hilos podría cambiar las reglas del juego. Al colocar parches finos como tatuajes en diferentes articulaciones, un atleta podría llevar sensores de movimiento para detectar su forma y movimiento físico, mientrasLos sensores de sudor basados en hilos, descritos en un trabajo anterior del equipo de Tufts, también podrían rastrear sus electrolitos, lactato y otros marcadores biológicos de rendimiento en el sudor.
En la carretera, un parche de sensor de hilo podría alertar sobre la fatiga del conductor del camión u otras situaciones en las que el seguimiento del estado de alerta del operador es fundamental, monitoreando los movimientos de la cabeza de alguien a punto de cabecear.
"Si podemos llevar esta tecnología más lejos, también podría haber una amplia gama de aplicaciones en el cuidado de la salud", dijo Jiang. "Por ejemplo, aquellos que investigan la enfermedad de Parkinson y otras enfermedades neuromusculares también podrían rastrear los movimientos de los sujetos en su entorno normaly la vida diaria para recopilar datos sobre su condición y la eficacia de los tratamientos ".
"El objetivo de crear sensores basados en hilos es hacerlos 'desaparecer' en lo que respecta a la persona que los usa", dijo Sameer Sonkusale, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería de Tufts, director de TuftsNanolab, y autor correspondiente del estudio. "Crear un hilo recubierto capaz de medir el movimiento es un logro notable, que se hizo aún más notable por el hecho de que Yiwen desarrolló este invento como estudiante. Esperamos perfeccionar la tecnología y explorar sus múltiplesposibilidades. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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