Des fils qui sentent comment et quand vous bougez? La nouvelle technologie rend cela possible – Technoguide

Les ingénieurs de l’Université Tufts ont créé et démontré des capteurs à filetage flexibles capables de mesurer le mouvement du cou, fournissant des données sur la direction, l’angle de rotation et le degré de déplacement de la tête. La découverte augmente le potentiel de patchs minces et discrets en forme de tatoo qui pourraient, selon l’équipe Tufts, mesurer les performances sportives, surveiller la fatigue des travailleurs ou des conducteurs, aider à la physiothérapie, améliorer les jeux et les systèmes de réalité virtuelle et améliorer les images générées par ordinateur dans cinématographie. La technologie, décrite aujourd’hui dans Scientific Reports, s’ajoute à un nombre croissant de capteurs à base de fils développés par les ingénieurs de Tufts qui peuvent être tissés dans les textiles, mesurant les gaz et les produits chimiques dans l’environnement ou les métabolites dans la sueur.

Dans leurs expériences, les chercheurs ont placé deux fils dans un motif «X» sur la nuque d’un sujet. Revêtus d’une encre à base de carbone électriquement conductrice, les capteurs détectent le mouvement lorsque les fils se plient, créant une contrainte qui modifie la façon dont ils conduisent l’électricité. Lorsque le sujet effectuait une série de mouvements de tête, les fils envoyaient des signaux à un petit module Bluetooth, qui transmettait ensuite des données sans fil à un ordinateur ou un smartphone pour analyse.

L’analyse des données impliquait des approches sophistiquées d’apprentissage automatique pour interpréter les signaux et les traduire pour quantifier les mouvements de la tête en temps réel, avec une précision de 93%. De cette manière, les capteurs et le processeur suivent le mouvement sans interférence des fils, des appareils encombrants ou des conditions limites telles que l’utilisation de caméras ou le confinement dans une pièce ou un espace de laboratoire.

Alors que les algorithmes devront être spécialisés pour chaque emplacement du corps, la preuve de principe démontre que des capteurs de fil pourraient être utilisés pour mesurer le mouvement dans d’autres membres, selon les chercheurs. Les patchs cutanés ou même les vêtements moulants contenant les fils pourraient être utilisés pour suivre les mouvements dans des environnements où les mesures sont les plus pertinentes, comme sur le terrain, sur le lieu de travail ou dans une salle de classe. Le fait qu’une caméra n’est pas nécessaire offre une confidentialité supplémentaire.

“C’est une démonstration prometteuse de la façon dont nous pourrions fabriquer des capteurs qui surveillent notre santé, nos performances et notre environnement de manière non intrusive”, a déclaré Yiwen Jiang, étudiant de premier cycle à la Tufts University School of Engineering et premier auteur de l’étude. “Davantage de travail doit être fait pour améliorer la portée et la précision des capteurs, ce qui dans ce cas pourrait signifier la collecte de données à partir d’un plus grand nombre de fils régulièrement espacés ou disposés selon un modèle, et le développement d’algorithmes qui améliorent la quantification du mouvement articulé.”

D’autres types de conceptions de capteurs de mouvement portables ont inclus des gyroscopes à 3 axes, des accéléromètres et des magnétomètres pour détecter le mouvement du sujet par rapport à son environnement. Ces capteurs sont basés sur des mesures inertielles – quantifiant la façon dont le corps accélère, tourne ou se déplace de haut en bas – et ont tendance à être plus volumineux et plus gênants. Par exemple, avec d’autres systèmes, pour mesurer le mouvement de la tête, il est nécessaire de placer un capteur sur le front et un autre sur le cou au-dessus des vertèbres. Le placement intrusif de l’équipement peut interférer avec la libre circulation des sujets ou simplement la commodité de ne pas être conscient d’être mesuré.

Pour des situations telles que sur le terrain de sport, le nouveau paradigme du capteur basé sur le fil pourrait changer la donne. En plaçant de minces patchs semblables à des tatouages ​​sur différentes articulations, un athlète pourrait porter des capteurs de mouvement pour détecter son mouvement physique et sa forme, tandis que les capteurs de sueur à base de fils, décrits dans des travaux antérieurs de l’équipe Tufts, pourraient également suivre leurs électrolytes, lactate et autres marqueurs biologiques de la performance dans la sueur.

Sur la route, un patch de capteur de fil pourrait alerter sur la fatigue du chauffeur de camion ou d’autres situations où le suivi de la vigilance de l’opérateur est essentiel, surveillant les mouvements de la tête de quelqu’un sur le point de s’endormir.

«Si nous pouvons pousser cette technologie plus loin, il pourrait y avoir une large gamme d’applications dans le domaine de la santé également», a déclaré Jiang. “Par exemple, ceux qui recherchent la maladie de Parkinson et d’autres maladies neuromusculaires pourraient également suivre les mouvements des sujets dans leurs conditions normales et leur vie quotidienne pour recueillir des données sur leur état et l’efficacité des traitements.”

“L’objectif de la création de capteurs à base de fils est de les faire” disparaître “en ce qui concerne la personne qui les porte”, a déclaré Sameer Sonkusale, professeur de génie électrique et informatique à la Tufts ‘School of Engineering, directeur du Tufts Nanolab, et auteur correspondant de l’étude. “Créer un fil enduit capable de mesurer le mouvement est une réalisation remarquable, rendue encore plus remarquable par le fait que Yiwen a développé cette invention en tant que premier cycle. Nous sommes impatients d’affiner la technologie et d’explorer ses nombreuses possibilités.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université Tufts. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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