La limitación de la movilidad es una etapa inicial de la discapacidad de movilidad humana y un signo temprano de deterioro funcional. Puede manifestarse como debilidad muscular, pérdida del equilibrio, marcha inestable y dolor en las articulaciones. el pronóstico y el manejo de las condiciones relacionadas con la movilidad.
Los sistemas no portátiles son confiables, pero requieren un entorno de laboratorio e individuos capacitados y, por lo tanto, no son prácticos para el uso diario. Por otro lado, los sistemas portátiles son portátiles, más baratos y mucho más fáciles de usar. Desafortunadamente, los sensores portátiles típicos tienden a ser inflexibles y voluminosos.
Un jugador relativamente nuevo en el campo de los sistemas portátiles son los dispositivos portátiles hechos de tela conductora (CF), que son suaves, livianos, maleables y no invasivos. Estos sensores son cómodos y adecuados para el seguimiento a largo plazo. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos portátiles basados en CF se vuelven propensos a errores si se desplazan de su ubicación prevista y dependen de componentes externos que restringen la sensibilidad y el rango de trabajo de los sensores.
Para superar estas limitaciones, un equipo de investigación creó un dispositivo portátil con un alto grado de libertad funcional y de diseño. La profesora asociada Low Hong Yee y sus colegas de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD, por sus siglas en inglés) colaboraron con el Dr. Tan Ngiap Chuan de SingHealth Polyclinics y publicaron su trabajo de investigación.
Según el profesor asociado Low, sus consideraciones clave al diseñar el dispositivo portátil fueron la precisión y confiabilidad de los datos del sensor y que el sensor dependiera de la menor cantidad posible de componentes externos. El resultado fue un circuito de detección completamente funcional y muy elástico hecho de un solo tejido. Debido a que la articulación de la rodilla es importante para la movilidad de las extremidades inferiores, el dispositivo portátil se diseñó para la rodilla.
Para desarrollar este circuito de una sola tela, el equipo acopló mecánicamente un hilo eléctricamente conductor con un hilo dieléctrico de alta elasticidad en varios patrones de puntadas. Las dimensiones se personalizaron de acuerdo con la pierna del sujeto. Los componentes funcionales (sensores, interconexiones y resistencias) formaron un circuito estirable en el dispositivo portátil totalmente tejido que permitió obtener datos en tiempo real.
Sin embargo, es difícil unir sensores, interconexiones y resistencias en un solo tejido estirable. El profesor asociado Low mencionó que « la sinergia de hilos con diferentes propiedades eléctricas y mecánicas para lograr una alta sensibilidad a la señal y una alta capacidad de estiramiento » fue un desafío, ya que las propiedades deseadas para cada componente eran muy diferentes.
Los sensores necesitan producir un gran cambio en la resistencia para mejorar la sensibilidad, mientras que las interconexiones y las resistencias necesitan resistencias fijas de los valores más alto y más bajo, respectivamente. Como tal, los investigadores optimizaron la composición del hilo y el tipo de puntada para cada componente antes de conectar el circuito funcional a una placa de circuito contenida en un bolsillo del dispositivo portátil, lo que permite la transmisión inalámbrica de datos en tiempo real.
Con un dispositivo portátil de rodilla suave desarrollado, sus componentes funcionales y la transmisión de datos posible, era hora de probar el rendimiento del dispositivo portátil. El equipo evaluó el dispositivo portátil a través de actividades de extensión-flexión, caminar, trotar y subir escaleras. Los sujetos usaron la rodilla junto con marcadores reflectantes que fueron detectados por un sistema de captura de movimiento, lo que permitió la comparación entre los datos del sensor y el movimiento articular real.
El tiempo de respuesta del sensor fue inferior a 90 milisegundos para una entrada por pasos. Además, el cambio más pequeño en el ángulo de la articulación que los sensores pudieron detectar fue de 0,12 grados. Los datos del sensor mostraron una fuerte correlación con los datos de movimiento de las articulaciones adquiridos del sistema de captura de movimiento, lo que demuestra la confiabilidad de los datos del sensor.
El impacto potencial de dicho dispositivo en el campo médico es enorme. A menudo, las personas ignoran los primeros signos de disminución de la movilidad, ya que no se consideran lo suficientemente graves como para buscar ayuda. La tecnología portátil resuelve este problema al evaluar la movilidad de un usuario directamente en tiempo real.
Incrustar un circuito de sensor fácil de usar en una tela suave y cómoda puede aumentar la adopción de tecnología portátil por parte del público, especialmente entre los atletas y los ancianos. Los datos pueden recopilarse en tiempo real y traducirse en indicadores que pueden detectar la disminución de la movilidad. Cuando se encuentran signos de disminución de la movilidad, se puede brindar atención preventiva, pronóstico y manejo de la afección médica.
Sobre la base de este trabajo, el equipo tiene la intención de estudiar el efecto del sudor y la humedad en las señales de los sensores y ampliar la investigación para incluir sujetos de poblaciones sanas y no saludables en el futuro. como el hombro », afirmó el profesor asociado Low. « También estamos buscando asegurar un fondo de incubación para explorar el potencial de comercialización del dispositivo portátil ».
Vídeo : https://youtu.be/KPlSPtDVs2k