Команда инженеров и ученых разработали и создали гибкие датчики на основе нитей. Недавно они продемонстрировали новую технологию, которая способна измерять движение шеи, предоставляя полные данные о направлении, угле поворота головы и степени смещения. Также татуировка поможет определить уровень усталости.
Незаметные татуировки
Это невероятное открытие повышает возможность для создания очень тонких и практически незаметных татуировок, которые будут способны фиксировать спортивные результаты, контролировать степень усталости водителя или рабочего, помогать с физиотерапией, улучшать системы виртуальной реальности, игры и изображения, генерируемые компьютером.
Кроме того, новая технология дополняет число нитевых сенсоров, разработанных инженерами, которые будет возможно вплетать в текстиль, что обеспечивает измерение метаболитов в поту человека, а также позволит определять состав химических веществ и газов в окружающей среде.
Проведенные эксперименты
В процессе исследования ученые поместили две гибкие нити на шею человека в виде буквы «X». Эти сенсорные нити были покрыты электропроводящими чернилами на углеродной основе. Когда человек поворачивает голову, нити изгибаются и данные датчики сразу улавливают движение, в процессе этого создается напряжение, которое изменяет способ их проведения электричества.
Когда человек наклонял голову или совершал серию движений, провода моментально посылали сигналы на модуль Bluetooth, который затем перенаправлял полученные данные по беспроводной сети на смартфон или компьютер для последующего анализа.
Отслеживание движений
Технология анализа данных была специально разработанная для интерпретации и расшифровки сигналов и количественного определения движений головы в реальном времени. Таким образом, процессор и датчики постоянно отслеживают движение человека. Это обеспечивает возможность проводить наблюдение за движениями без дополнительной техники, громоздких устройств и проводов.
Также этот метод исключает использование определенных помещений, таких как камеры или лабораторное пространство. Простыми словами, вы можете наблюдать и отслеживать выполняемые движения самостоятельно в любое время на работе или в спортзале. Проанализированные данные могут беспрепятственно поступать на ваш смартфон.
По словам ученых, хотя алгоритмы еще должны быть доработаны и специализированы определенным образом ориентируясь на каждый участок тела, доказательство принципа показывает, что нитевые датчики можно использовать для отслеживания движения и в других частях тела человека.
Широкое применение датчиков
Данная технология может быть применена для создания пластырей, которые можно разместить на коже, или даже облегающей одежды, содержащей нити. Такое применение может быть полезным для отслеживания движения в условиях, где измерения наиболее важны, например, в спортзале, в поле, в учебном классе или на рабочем месте. Такая технология обеспечивает комфорт и удобство для пользователя, тем самым может стать общедоступной и использоваться довольно широко.
Другие типы датчиков
Другие типы переносных датчиков движения основаны на инерционных измерениях. Они определяют как ускоряется тело человека, вращается или движется вниз и вверх. Такие датчики могут быть более громоздкими и совершенно неудобными.
Например для измерения движения головы нужно разместить один датчик на шее, а другой - на лбу. Такое размещение оборудования будет затруднять свободное движение и ограничить действия человека. Во время работы или занятий спортом ношение датчика на лбу может быть просто невозможным.
Именно для таких ситуаций, как занятия спортом, новая технология имеет большие перспективы. Помещая тонкие тату на разные суставы, спортсмен может беспрепятственно носить датчики и самостоятельно отслеживать количество движений произведенное им. Кроме того, датчики пота на основе нитей, также могут отслеживать лактат, электролиты и другие биологические маркеры производительности в поту. Такая разработка может быть не только полезной, но и очень удобной, а иногда это может быть и просто необходимым.
Например, в дороге датчик может предупреждать об усталости водителя или других ситуациях, когда важна бдительность, например, отслеживая движения головы человека, который собирается уснуть.
Развитие новой технологии
Такая технология может стать находкой во многих сферах деятельности человека. «Если мы сможем продолжать разрабатывать эту технологию, то выявим еще более широкий спектр ее использования и применения в сфере здравоохранения, - сказал Цзян. - Например, те, кто занимается изучением болезни Паркинсона и других нервно-мышечных заболеваний, могут также наблюдать за движениями пациентов в их повседневной жизни. Это обеспечит быстрый сбор данных об их состоянии и увеличит эффективность лечения»
Действительно, для многих - как пациентов, так и ученых - эта технология может значительно облегчить и ускорить процессы сбора данных о состоянии мышечных тканей и нервных окончаний.
«Цель создания нитевых сенсоров - сделать датчики невидимыми, удобными и комфортными для тех кто их носит. Это огромные преимущества в том, что касается носящего их человека», - сказал Самир Сонкусале. Он является профессором электротехники и компьютерной инженерии Школы Тафтса, директором Tufts Nanolab, а также автором-корреспондентом данного исследования.
По словам экспертов, эта технология нуждается в дальнейшем исследовании и совершенствовании. Однако уж сейчас ясно, что данные разработки будут полезными и даже необходимыми во многих областях жизнедеятельности человека. Ученые считают, что необходимо рассматривать более широкое применение данной разработки.
«Создание нитевых сенсоров с покрытием, способных измерять движение, является замечательным достижением, которое стало еще более заметным благодаря тому факту, что инженер Ивэнь разработал это изобретение еще во время учебы. Мы с нетерпением ждем возможности усовершенствовать эту технологию и изучить ее многочисленные возможности», - сказал в заключение Самир Сонкусале.
