文/陈根

能够跟踪头部运动的可穿戴设备将促进身体康复、增强现实/虚拟现实系统的改进,并有助于人类行为的研究。

近日,由塔夫茨大学的科学家开发一项新技术就开发了基于柔性线的可穿戴传感器,研究人员称,该传感器可以测量颈部的运动,提供有关头部方向、旋转角度和位移程度的数据。

在实验中,研究人员在受试者的脖子后面以“X”字形放置两根线。传感器涂有导电碳基油墨,当螺纹弯曲时,传感器会检测到运动,产生的应变会改变它们导电的方式。当受试者进行一系列头部运动时,电线将信号发送到一个小型蓝牙模块,然后该模块将数据无线传输到计算机或智能手机进行分析。

其中,数据分析涉及复杂的机器学习方法来解释信号,并将其转换为实时定量头部运动,准确率为93%。通过这种方式,传感器和处理器跟踪运动而不受电线、笨重设备或限制条件(如使用摄像机)的干扰,也不受房间或实验室空间的限制

研究人员称,虽然算法需要针对身体上的每个位置进行专门化,但原理证明表明,螺纹传感器可以用来测量其他肢体的运动。皮肤贴片或者甚至是含有这些线的合身衣服都可以用来跟踪测量最相关的环境中的运动,比如在野外、工作场所或者教室里。

在运动场等场合,这种新型的基于线程的传感器模式可能会改变游戏规则。通过在不同的关节上放置类似塔图的薄贴片,运动员可以携带运动传感器来检测他们的身体运动和形态,而塔夫茨团队早期工作中描述的基于线的汗液传感器,也可以潜在地跟踪他们的电解质、乳酸和其他在汗液中表现的生物标志物。

在道路上,该传感器则可以跟踪司机的开车警觉性,监测头部运动的人是否即将打盹。在司机疲劳驾驶或分心驾驶的情况下发出警告。

研究人员认为,如果能把这项技术做得更进一步,在医疗保健领域也会有更广泛的应用,研究帕金森病和其他神经肌肉疾病的研究人员还可以跟踪受试者在正常环境和日常生活中的活动,以收集有关其病情和治疗效果的数据。

这项技术的完善,或许将帮助研究人员探索其多种可能性,其应用的前景更是广泛而备受期待。