Skapa den perfekta bärbara enheten för att övervaka muskelrörelser, hjärtfrekvens och andra små biosignaler utan att bryta banken har inspirerat forskare att leta efter ett enklare och mer prisvärt verktyg.
Nu, ett team av forskare vid UBC:s Okanagan campus har utvecklat ett praktiskt sätt att övervaka och tolka mänsklig rörelse, i vad som kan vara den saknade pusselbiten när det gäller bärbar teknik.
Det som började som forskning för att skapa en ultratöjbar sensor förvandlad till ett sofistikerat tvärvetenskapligt projekt som resulterade i en smart bärbar enhet som kan känna av och förstå komplexa mänskliga rörelser, förklarar Engineering School Professor Homayoun Najjaran.
Sensorn tillverkas genom att införa grafen-nanoflingor (GNF) i en gummiliknande självhäftande kudde. Najjaran säger att de sedan testade hållbarheten hos den lilla sensorn genom att sträcka ut den för att se om den kan bibehålla noggrannheten under påfrestningar på upp till 350 procent av dess ursprungliga tillstånd. Enheten gick igenom mer än 10, 000 cykler av stretching och avslappning samtidigt som den bibehåller sin elektriska stabilitet.
"Vi testade den här sensorn kraftfullt, ", säger Najjaran. "Det behöll inte bara sin form utan ännu viktigare att det behöll sin sensoriska funktionalitet. Vi har vidare demonstrerat effekten av GNF-Pad som en haptisk teknik i realtidstillämpningar genom att exakt replikera de mänskliga fingerrörelserna med ett robot med tre led. "
Målet var att göra något som kunde sträcka sig, vara flexibel och ha en rimlig storlek, och har den känslighet som krävs, prestanda, produktionskostnad, och robusthet. Till skillnad från en tröghetsmätningsenhet-en elektronisk enhet som mäter kraft och rörelse och används i de flesta stegbaserade bärbara teknikerna-säger Najjaran att sensorerna måste vara tillräckligt känsliga för att reagera på olika och komplexa kroppsrörelser. Det inkluderar oändliga rörelser som ett hjärtslag eller ett fingerryck, till stora muskelrörelser från gång och löpning.
Tekniska högskolans professor och studieförfattare Mina Hoorfar säger att deras resultat kan hjälpa tillverkare att skapa nästa nivå av hälsoövervakning och biomedicinsk utrustning.
"Vi har introducerat en enkel och mycket repeterbar tillverkningsmetod för att skapa en mycket känslig sensor med enastående mekaniska och elektriska egenskaper till en mycket låg kostnad, säger Hoorfar.
För att visa dess praktiska forskare byggde tre bärbara enheter inklusive ett knäband, ett armband och en handske. Armbandet övervakade hjärtslag genom att känna pulsen i artären. I ett helt annat rörelseomfång, finger- och knäbanden övervakade fingergester och större muskelrörelser under gång, löpning, sitta ner och stå upp. Resultaten, säger Hoorfar, indikera en billig enhet som har en hög känslighetsnivå, selektivitet och hållbarhet.
Forskningen, delvis finansierad av Naturvetenskapliga och tekniska forskningsrådet, publicerades nyligen i Journal of Sensors and Actuators A:Physical .
