新技術利用皮膚上的導電線跟踪身體運動
據外媒報導,雖然研究人員已經開發了一些身體運動跟踪系統,但其中許多系統都包含了笨重的可穿戴設備,或者需要人們在一系列攝像頭前移動。然而,一項新技術只需將線平放在皮膚上就能完成工作。該實驗系統由塔夫茨大學的科學家開發,包含了塗有導電碳基墨水的線。
當這些線隨著外部施加的機械應變而彎曲時,其導電性會發生變化。因此,通過監測這些變化,可以確定螺紋彎曲的時間和程度。在對該技術的測試中,研究小組將兩根線放在測試對象的脖子後面。這些線以相反的方向排列,相互交叉,形成一個寬闊的X形,這種配置使它們沿著兩個不同的軸線排列。
然後,當測試對象移動頭部(也包括移動頸部)時,電流通過螺紋。由此產生的線程阻抗變化通過藍牙傳輸到計算機,在那裡,基於機器學習的算法被用來將這些變化與特定的頭部運動實時匹配。
總而言之,該系統在識別頭部方向、旋轉角度和位移程度的變化方面的準確率為93%。該技術很可能在跟踪其他身體部位的運動時也能發揮同樣的作用,儘管算法必須針對每個部位進行專門訓練。
研究人員希望一旦開發成薄薄的皮膚貼片甚至是貼身衣物的形式,該系統就可以投入使用,例如謹慎地監測運動表現,檢查卡車司機是否變得昏昏欲睡,或者監測帕金森病患者。
“這是一個很有希望的示範,說明我們如何能夠製造出以非侵入性方式監測我們的健康、性能和環境的傳感器,”該研究論文的第一作者、本科生蔣怡文(音譯)說。“還需要做更多的工作來提高傳感器的範圍和精度,在這種情況下,這可能意味著從更大的線程陣列中收集數據,有規律地間隔或以模式排列,並開發算法,以提高關節運動的量化。”
該論文發表在本週的《科學報告》雜誌上。