Um novo sistema de palmilhas inteligentes que monitora como as pessoas andam em tempo actual podem ajudar os usuários a melhorar a postura e fornecer avisos precoces para as condições da fascite plantar à doença de Parkinson.
Construído usando 22 pequenos sensores de pressão e alimentado por pequenos painéis solares no topo dos sapatos, o sistema oferece rastreamento de saúde em tempo actual com base em como uma pessoa caminha, um processo biomecânico tão único quanto uma impressão digital humana.
Esses dados de saúde pessoal complexos podem ser transmitidos through Bluetooth para um smartphone para análise rápida e detalhada, disse Jinghua Li, co-autor do estudo e professor assistente de ciência e engenharia de materiais na Universidade Estadual de Ohio.
“Nossos corpos carregam muitas informações úteis que nem estamos cientes”, disse Li. “Esses standing também mudam com o tempo, por isso é nosso objetivo usar eletrônicos para extrair e decodificar esses sinais para incentivar melhores verificações de assistência médica”.
Estima -se que pelo menos 7% dos americanos sofrem de dificuldades ambulatoriais, atividades que incluem caminhar, correr ou subir escadas. Embora os esforços para fabricar um sistema de pressão baseados em palmilhas vestidos tenham aumentado em popularidade nos últimos anos, muitos protótipos anteriores foram atendidos com baixas limitações de energia e performances instáveis.
Para superar os desafios de seus precursores, Li e Qi Wang, o principal autor do estudo e um aluno de doutorado atual em ciência e engenharia de materiais no estado de Ohio, procurou garantir que seu vestível seja durável, tenha um alto grau de precisão ao coletar e analisar dados e pode fornecer poder consistente e confiável, disse Li.
“Nosso dispositivo é inovador em termos de alta resolução, detecção espacial, capacidade de auto-potência e sua capacidade de combinar com algoritmos de aprendizado de máquina”, disse ela. “Então, sentimos que essa pesquisa pode ir mais longe com base nos sucessos pioneiros desse campo”.
O estudo foi publicado recentemente na revista Avanços científicos.
O sistema desta equipe também é twister exclusivo através do uso da IA. Usando um modelo avançado de aprendizado de máquina, o vestível pode reconhecer oito estados de movimento diferentes, incluindo os estáticos, como sentar e ficar em movimentos mais dinâmicos, como corrida e agachamento.
Além disso, como os materiais de que os palmilhas são feitos são flexíveis e seguros, o dispositivo, como um smartwatch, é de baixo risco e seguro para uso contínuo. Por exemplo, depois que as células solares convertem a luz photo voltaic em energia, essa energia é armazenada em pequenas baterias de lítio que não prejudicam o usuário ou afetam as atividades diárias.
Devido à distribuição de sensores do dedo do pé ao calcanhar, os pesquisadores poderiam ver como a pressão em partes do pé é diferente em atividades como caminhar versus corrida.
Durante a caminhada, a pressão é aplicada sequencialmente do calcanhar aos dedos dos pés, enquanto durante a corrida, quase todos os sensores são submetidos a pressão simultaneamente. Além disso, durante a caminhada, o tempo de aplicação de pressão representa cerca de metade do tempo complete, durante a corrida, é responsável por apenas cerca de um quarto.
Nos cuidados de saúde, as palmilhas inteligentes poderiam apoiar a análise da marcha para detectar anormalidades precoces associadas a condições relacionadas à pressão do pé (como úlceras por pé diabéticas), distúrbios musculoesqueléticos (como fascite plantar) e condições neurológicas (como a doença de Parkinson).
O novo sistema também usou aprendizado de máquina para aprender e classificar diferentes tipos de movimento. Isso oferece oportunidades para gerenciamento personalizado de saúde, incluindo correção de postura em tempo actual, prevenção de lesões e monitoramento de reabilitação. O treinamento personalizado de health também pode ser um uso futuro, disseram os pesquisadores.
Segundo o estudo, essas palmilhas inteligentes não mostraram deterioração notável no desempenho após 180.000 ciclos de compressão e descompressão, mostrando sua durabilidade a longo prazo.
“A interface é flexível e bastante fina; portanto, mesmo durante a deformação repetitiva, pode permanecer funcional”, disse Li. “A combinação do software program e do {hardware} significa que não é tão limitado”.
Os pesquisadores esperam que a tecnologia provavelmente esteja disponível comercialmente nos próximos três a cinco anos. As próximas etapas para avançar o trabalho terão como objetivo melhorar as habilidades de reconhecimento de gestos do sistema, que, segundo LI, provavelmente serão ajudadas a testar mais populações mais diversas.
“Temos muitas variações entre os indivíduos, portanto, demonstrar e treinar essas capacidades fantásticas em diferentes populações é algo que precisamos dar mais atenção”, disse Li.
Outros co-autores incluem Hui Guan, Chen Wang, Peiming Lei, Hongwei Sheng, Huasheng BI, Jinkun Hu, Chenhui Guo, Yichuan Mao, Jiao Yuan, Mingjiao Shao, Zhiwen Jin e Wei Lan da Universidade de Lanzhou na China.
