Utas yang merasakan bagaimana dan kapan Anda bergerak? Teknologi baru memungkinkannya
Engine

Utas yang merasakan bagaimana dan kapan Anda bergerak? Teknologi baru memungkinkannya


Memindai mikroskop elektron dari benang berlapis tinta karbon. Benang lurus di kiri. Membengkokkan benang berlapis menciptakan ketegangan (kanan), yang mengubah konduktivitas listriknya – kuantitas yang dapat digunakan untuk menghitung derajat deformasi (batang skala 200 mikron) Kredit: Yiwen Jiang, Universitas Tufts

Insinyur di Tufts University telah menciptakan dan mendemonstrasikan sensor berbasis ulir fleksibel yang dapat mengukur pergerakan leher, memberikan data tentang arah, sudut rotasi, dan derajat perpindahan kepala. Penemuan ini meningkatkan potensi tambalan tipis dan tidak mencolok seperti tato yang, menurut tim Tufts, dapat mengukur kinerja atletik, memantau kelelahan pekerja atau pengemudi, membantu terapi fisik, meningkatkan sistem dan permainan realitas virtual, dan meningkatkan citra yang dihasilkan komputer di sinematografi. Teknologi yang dijelaskan hari ini di Laporan Ilmiah, menambahkan semakin banyak sensor berbasis benang yang dikembangkan oleh para insinyur Tufts yang dapat ditenun menjadi tekstil, mengukur gas dan bahan kimia di lingkungan atau metabolit dalam keringat.

Dalam eksperimen mereka, para peneliti menempatkan dua benang dalam pola “X” di bagian belakang leher subjek. Dilapisi dengan tinta berbasis karbon penghantar listrik, sensor mendeteksi gerakan saat benang menekuk, menciptakan ketegangan yang mengubah cara mereka menghantarkan listrik. Saat subjek melakukan serangkaian gerakan kepala, kabel mengirimkan sinyal ke modul Bluetooth kecil, yang kemudian mengirimkan data secara nirkabel ke komputer atau smartphone untuk dianalisis.

Analisis data melibatkan pendekatan pembelajaran mesin yang canggih untuk menafsirkan sinyal dan menerjemahkannya untuk mengukur pergerakan kepala secara real time, dengan akurasi 93%. Dengan cara ini, sensor dan prosesor melacak gerakan tanpa gangguan dari kabel, perangkat besar, atau kondisi pembatas seperti penggunaan kamera, atau pengurungan pada ruangan atau ruang lab.

Sementara algoritme perlu dikhususkan untuk setiap lokasi di tubuh, bukti prinsip menunjukkan bahwa sensor benang dapat digunakan untuk mengukur gerakan di anggota tubuh lain, menurut para peneliti. Tambalan kulit atau bahkan pakaian pas bentuk yang berisi benang dapat digunakan untuk melacak pergerakan di tempat dengan pengukuran yang paling relevan, seperti di lapangan, tempat kerja, atau ruang kelas. Fakta bahwa kamera tidak diperlukan memberikan privasi tambahan.

“Ini adalah demonstrasi yang menjanjikan tentang bagaimana kita dapat membuat sensor yang memantau kesehatan, kinerja, dan lingkungan kita dengan cara yang tidak mengganggu,” kata Yiwen Jiang, seorang mahasiswa sarjana di Tufts University School of Engineering dan penulis pertama studi tersebut. “Lebih banyak pekerjaan perlu dilakukan untuk meningkatkan cakupan dan presisi sensor, yang dalam hal ini dapat berarti mengumpulkan data dari rangkaian thread yang lebih besar yang secara teratur diberi jarak atau diatur dalam pola, dan mengembangkan algoritme yang meningkatkan kuantifikasi gerakan yang diartikulasikan.”

Jenis desain sensor gerak lain yang dapat dikenakan termasuk giroskop 3 sumbu, akselerometer, dan magnetometer untuk mendeteksi pergerakan subjek dalam kaitannya dengan lingkungannya. Sensor tersebut didasarkan pada pengukuran inersia — mengukur bagaimana tubuh berakselerasi, berputar, atau bergerak ke atas dan ke bawah — dan cenderung lebih besar dan lebih tidak nyaman. Misalnya, dengan sistem lain, untuk mengukur gerakan kepala, perlu menempatkan satu sensor di dahi dan satu lagi di leher di atas vertebra. Penempatan peralatan yang mencolok dapat mengganggu pergerakan bebas subjek atau sekadar kenyamanan karena tidak sadar sedang diukur.

Untuk situasi seperti di lapangan atletik, paradigma sensor berbasis thread baru bisa menjadi pengubah permainan. Dengan menempatkan tambalan tipis seperti tato pada sendi yang berbeda, seorang atlet dapat membawa sensor gerak untuk mendeteksi gerakan dan bentuk fisik mereka, sementara sensor keringat berbasis benang, yang dijelaskan dalam penelitian sebelumnya oleh tim Tufts, juga berpotensi melacak elektrolit, laktat dan penanda biologis kinerja lainnya dalam keringat.

Di jalan, patch sensor ulir dapat memperingatkan kelelahan pengemudi truk atau situasi lain di mana kewaspadaan operator pelacakan sangat penting, memantau gerakan kepala seseorang yang akan tertidur.

“Jika kita dapat membawa teknologi ini lebih jauh, mungkin ada berbagai aplikasi dalam perawatan kesehatan juga,” kata Jiang. Misalnya, mereka yang meneliti penyakit Parkinson dan penyakit neuromuskuler lainnya juga dapat melacak pergerakan subjek dalam pengaturan normal dan kehidupan sehari-hari untuk mengumpulkan data tentang kondisi mereka dan efektivitas pengobatan.

“Tujuan dalam menciptakan sensor berbasis benang adalah untuk membuatnya ‘menghilang’ sejauh yang diperhatikan orang yang memakainya,” kata Sameer Sonkusale, profesor teknik listrik dan komputer di Tufts ‘School of Engineering, direktur Tufts Nanolab, dan penulis studi terkait. “Menciptakan benang berlapis yang mampu mengukur gerakan adalah pencapaian luar biasa, yang bahkan lebih terkenal lagi dengan fakta bahwa Yiwen mengembangkan penemuan ini sebagai sarjana. Kami berharap dapat menyempurnakan teknologi ini dan mengeksplorasi banyak kemungkinannya.”


Insinyur mendeteksi penanda kesehatan dalam sensor keringat yang dapat dikenakan dan berbasis benang


Informasi lebih lanjut:
Laporan Ilmiah (2021). DOI: 10.1038 / s41598-021-81284-7

Disediakan oleh Tufts University

Kutipan: Utas yang merasakan bagaimana dan kapan Anda bergerak? Teknologi baru memungkinkan (2021, 29 Januari) diambil pada 29 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-threads-technology.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel