Inteligentna wkładka do noszenia może śledzić, jak chodzić, biegać i stać

Inteligentna wkładka do noszenia może śledzić, jak chodzić, biegać i stać

Nowy system inteligentnego wkładki, który monitoruje sposób, w jaki ludzie chodzą w czasie rzeczywistym, może pomóc użytkownikom poprawić postawę i zapewnić wczesne ostrzeżenia dotyczące warunków od zapalenia powięzi podeszwy po chorobę Parkinsona.

System, zbudowany przy użyciu 22 małych czujników ciśnienia i napędzany przez małe panele słoneczne na wierzchu butów, oferuje śledzenie zdrowia w czasie rzeczywistym w oparciu o to, jak dana osoba chodzi, proces biomechaniczny, który jest tak wyjątkowy jak ludzki odcisk palca.

Te złożone dane osobowe mogą być następnie przesyłane przez Bluetooth na smartfon w celu szybkiej i szczegółowej analizy, powiedział Jinghua Li, współautor badania i asystent profesora materiałów materiałowych i inżynierii na Ohio State University.

„Nasze ciała mają wiele przydatnych informacji, o których nawet nie jesteśmy świadomi” – powiedział Li. „Te statusy zmieniają się również z czasem, więc naszym celem jest wykorzystanie elektroniki do wydobywania i dekodowania tych sygnałów, aby zachęcić do lepszych kontroli samoorganizacji”.

Szacuje się, że co najmniej 7% Amerykanów cierpi na trudności ambulatoryjne, działania obejmujące chodzenie, bieganie lub wspinaczkę. Podczas gdy wysiłki na rzecz wyprodukowania systemu ciśnieniowego opartego na noszeniu wzrosły w ostatnich latach, wiele wcześniejszych prototypów spotkało się z niskimi ograniczeniami energii i niestabilnymi wynikami.

Aby przezwyciężyć wyzwania ich prekursorów, Li i Qi Wang, główny autor badania oraz obecny doktorant w dziedzinie materiałów i inżynierii materiałowej w stanie Ohio, starali się zapewnić, aby ich noszenie jest trwałe, ma wysoki stopień precyzji przy zbieraniu i analizie danych oraz może zapewnić stałą i niezawodną władzę, powiedział Li.

„Nasze urządzenie jest innowacyjne pod względem wysokiej rozdzielczości, wykrywania przestrzennego, zdolności do samodzielnego zasilania i jego zdolności do łączenia z algorytmami uczenia maszynowego”-powiedziała. „Uważamy, że te badania mogą pójść dalej na podstawie pionierskich sukcesów tej dziedziny”.

Badanie zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie Science Advances.

System tego zespołu jest również wyjątkowy dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji. Korzystając z zaawansowanego modelu uczenia maszynowego, noszenie może rozpoznać osiem różnych stanów ruchu, w tym te statyczne, takie jak siedzenie i pozycjonowanie do bardziej dynamicznych ruchów, takich jak bieganie i kucanie.

Ponadto, ponieważ materiały, z których wykonane są wkładki, są elastyczne i bezpieczne, urządzenie, podobnie jak smartwatch, jest niskie i bezpieczne do ciągłego użytkowania. Na przykład po tym, jak ogniwa słoneczne przekształcają światło słoneczne na energię, zasilanie jest przechowywane w niewielkich akumulatorach litowych, które nie szkodzą użytkownikowi ani nie wpływają na codzienne czynności.

Ze względu na rozkład czujników od palca po piętę naukowcy mogli zobaczyć, jak presja na części stopy różni się w czynnościach takich jak chodzenie w porównaniu z bieganiem.

Podczas chodzenia ciśnienie jest wywierane sekwencyjnie od pięty na palce u stóp, podczas gdy podczas biegania prawie wszystkie czujniki są jednocześnie poddane ciśnieniu. Ponadto podczas chodzenia czas aplikacji ciśnienia stanowi około połowy całkowitego czasu, podczas gdy podczas biegania stanowi tylko około jednej czwartej.

W opiece zdrowotnej inteligentne wkładki mogą wspierać analizę chodu w celu wykrycia wczesnych nieprawidłowości związanych z warunkami związanymi z ciśnieniem stopy (takimi jak cukrzycowe wrzody stóp), zaburzeniami mięśniowo-szkieletowymi (takimi jak zapalenie powięzi podeszwy) i warunki neurologiczne (takie jak choroba Parkinsona).

Nowy system wykorzystał również uczenie maszynowe do nauki i klasyfikowania różnych rodzajów ruchu. Oferuje to możliwości spersonalizowanego zarządzania zdrowia, w tym korekcję postawy w czasie rzeczywistym, zapobieganie urazom i monitorowanie rehabilitacji. Naukowcy stwierdzili, że niestandardowe szkolenie fitness może być również wykorzystaniem w przyszłości.

Zgodnie z badaniem te inteligentne wkładki nie wykazały znacznego pogorszenia się w wydajności po 180 000 cykli kompresji i dekompresji, wykazując ich długoterminową trwałość.

„Interfejs jest elastyczny i dość cienki, więc nawet podczas powtarzalnego deformacji może pozostać funkcjonalny” – powiedział Li. „Połączenie oprogramowania i sprzętu oznacza, że ​​nie jest tak ograniczona”.

Naukowcy oczekują, że technologia będzie prawdopodobnie dostępna komercyjnie w ciągu najbliższych trzech do pięciu lat. Kolejne kroki w celu rozwoju pracy będą miały na celu poprawę zdolności rozpoznawania gestów systemu, które, według Li, prawdopodobnie pomogą w dalszych testach na bardziej zróżnicowanych populacjach.

„Mamy tak wiele odmian między jednostkami, więc pokazanie i szkolenie tych fantastycznych możliwości w różnych populacjach jest czymś, na co musimy zwrócić uwagę” – powiedział Li.

Inni współautorzy to Hui Guan, Chen Wang, Peiming Lei, Hongwei Sheng, Huasheng Bi, Jinkun Hu, Chenhui Guo, Yichuan Mao, Jiao Yuan, Mingjiao Shao, Zhiwen Jin i Wei Lan z Lanzhou w Chinach.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]
science