"Умные" брюки отслеживают физическую активность

Инженеры из Федерального университета Эспирито Санто (Бразилия) разработали "умные" брюки, которые могут неинтрузивным образом отслеживать физические движения и сообщать сиделкам о признаках неблагополучия. Это приложение может быть очень полезным для тех, кто следит за пожилыми пациентами в медицинских учреждениях. Технология также может быть использована для отслеживания и количественной оценки движений, например амплитуды движений, у пациентов, проходящих курс физической реабилитации.

Брюки содержат ряд волоконно-оптических кабелей и блок сбора сигнала, который можно носить в кармане брюк. Когда оптические кабели изгибаются под действием движений пользователя, оптический сигнал изменяется, обеспечивая измеряемый сигнал. Система также включает алгоритмы машинного обучения, которые интерпретируют оптические сигналы как различные движения и классифицируют походку.

Информация о разработке была опубликована в журнале Biomedical Optics Express.

У пожилых людей могут случаться падения и другие чрезвычайные ситуации, требующие контроля со стороны обслуживающего персонала. Однако это может быть затруднительно, поскольку невозможно наблюдать за такими людьми в течение всего дня, а установка камер, например, в спальнях может вызвать серьезные проблемы с конфиденциальностью. В таких обстоятельствах разработка ненавязчивого способа наблюдения за передвижениями человека была бы очень полезна.

"Наши "умные" штаны, содержащие полимерные оптические волокна, могут использоваться для определения таких действий, как сидение, приседание, ходьба или удары ногами, не препятствуя естественным движениям, — говорит Арнальдо Леаль-Юниор, один из исследователей, участвовавших в проекте. — Такой подход позволяет избежать проблем с конфиденциальностью, возникающих при использовании систем на основе изображений, и может быть полезен для наблюдения за стареющими пациентами в домашних условиях или для измерения таких параметров, как амплитуда движений, в реабилитационных клиниках".

Исследователи называют эту технологию "фотонным текстилем", который содержит сеть прозрачных оптических волокон из полиметилметакрилата диаметром всего 1 миллиметр. Брюки содержат 30 точек измерения в каждой штанине, что позволяет системе характеризовать широкий диапазон движений.

Волоконно-оптические датчики обладают рядом преимуществ, в том числе тем, что они невосприимчивы к электрическим или магнитным помехам и могут быть легко интегрированы в различные аксессуары для одежды благодаря своей компактности и гибкости. Основой устройства является мультиплексированный оптический датчик изменения мощности, что делает его недорогим и высоконадежным.

На данный момент исследователи протестировали технологию на людях-добровольцах, которые испытали ее на практике, выполняя различные физические движения, включая ходьбу, приседания, сидение на стуле и удары ногами. Система с легкостью распознавала эти движения.

Как заявил Леаль-Юниор,

Данное исследование показывает возможность разработки недорогих носимых сенсорных систем с использованием оптических устройств. Мы также демонстрируем, что новые алгоритмы машинного обучения могут быть использованы для расширения сенсорных возможностей "умного" текстиля и, возможно, для измерения новых параметров.