Новые гибкие датчики в виде татуировок проконтролируют усталость
Инженеры создали датчики, которые можно прикрепить к коже для измерения движения в режиме реального времени. Подробности о технологии публикует журнал Scientific Reports.
Инженеры из университета Тафтса, США, создали и продемонстрировали гибкие датчики на основе нитей, которые могут измерять движение шеи, предоставляя данные о направлении, угле поворота и степени смещения головы. Новое открытие приведет к появлению тонких, незаметных татуировок. По мнению ученых, они смогут измерять спортивные результаты, контролировать усталость рабочего или водителя, помогать пациентам и врачам контролировать ход физиотерапии. Технология дополняет растущее число нитевых датчиков, которые можно вплетать в текстиль, измеряя газы и химические вещества в окружающей среде или метаболиты в человеческом поте.
В своих экспериментах исследователи поместили две нити в виде буквы "X" на шею испытуемого сзади. Покрытые электропроводящими чернилами на углеродной основе, датчики обнаруживают движение, когда нити изгибаются. Когда субъект совершал серию движений головой, провода отправляли сигналы на небольшой модуль Bluetooth, который затем передавал данные по беспроводной сети на компьютер или смартфон для анализа.
Растровая электронная микроскопия нитей, покрытых углеродной краской. Слева прямая резьба. Изгиб нитей с покрытием создает деформацию (справа), которая изменяет их электропроводность - величину, которую можно использовать для расчета степени деформации (шкала 200 микрон)
Анализ данных включал сложные подходы машинного обучения для интерпретации сигналов и их преобразования для количественного определения движений головы в реальном времени с точностью 93%. Таким образом, датчики и процессор отслеживают движение без помех в виде проводов, громоздких устройств. Такие умные нити позволят отказаться от использования камер или ограничений комнаты или лабораторного пространства.
По словам исследователей, хотя алгоритмы должны быть специализированы для каждого участка тела, доказательство принципа демонстрирует, что нитевые датчики могут использоваться для измерения движения в других конечностях. Пластыри на коже или даже облегающая одежда, содержащая нити, может использоваться для отслеживания движения в условиях, где измерения наиболее важны. Например, на дороге, рабочем месте или в учебном классе. Тот факт, что камера не требуется, обеспечивает дополнительную конфиденциальность.
Это многообещающая демонстрация того, как мы можем создать датчики, которые следят за здоровьем, производительностью и окружающей средой, делая это ненавязчиво. Ивен Цзян, студент инженерного факультета Университета Тафтса и первый автор исследования
В дороге специальный патч-татуировка предупредит об усталости водителя грузовика или других ситуациях, когда критически важна бдительность оператора, отслеживая движения головы человека, который собирается уснуть.
"Если мы сможем развить эту технологию дальше, мы сможем найти широкий спектр приложений в сфере здравоохранения, - заключает Цзян. - Например, те, кто исследует болезнь Паркинсона и другие нервно-мышечные заболевания, могут также отслеживать движения субъектов в их обычных условиях и повседневной жизни, чтобы собирать данные об их состоянии и эффективности лечения".
