新技术利用皮肤上的导电线跟踪身体运动

2021年01月30日 10:12 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,虽然研究人员已经开发了一些身体运动跟踪系统,但其中许多系统都包含了笨重的可穿戴设备,或者需要人们在一系列摄像头前移动。然而,一项新技术只需将线平放在皮肤上就能完成工作。该实验系统由塔夫茨大学的科学家开发,包含了涂有导电碳基墨水的线。

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当这些线随着外部施加的机械应变而弯曲时,其导电性会发生变化。因此,通过监测这些变化,可以确定螺纹弯曲的时间和程度。在对该技术的测试中,研究小组将两根线放在测试对象的脖子后面。这些线以相反的方向排列,相互交叉,形成一个宽阔的X形,这种配置使它们沿着两个不同的轴线排列。

然后,当测试对象移动头部(也包括移动颈部)时,电流通过螺纹。由此产生的线程阻抗变化通过蓝牙传输到计算机,在那里,基于机器学习的算法被用来将这些变化与特定的头部运动实时匹配。

总而言之,该系统在识别头部方向、旋转角度和位移程度的变化方面的准确率为93%。该技术很可能在跟踪其他身体部位的运动时也能发挥同样的作用,尽管算法必须针对每个部位进行专门训练。

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研究人员希望一旦开发成薄薄的皮肤贴片甚至是贴身衣物的形式,该系统就可以投入使用,例如谨慎地监测运动表现,检查卡车司机是否变得昏昏欲睡,或者监测帕金森病患者。

“这是一个很有希望的示范,说明我们如何能够制造出以非侵入性方式监测我们的健康、性能和环境的传感器,”该研究论文的第一作者、本科生蒋怡文(音译)说。“还需要做更多的工作来提高传感器的范围和精度,在这种情况下,这可能意味着从更大的线程阵列中收集数据,有规律地间隔或以模式排列,并开发算法,以提高关节运动的量化。”

该论文发表在本周的《科学报告》杂志上。

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