Sa starenjem globalne populacije javlja se potreba za novim senzorskim tehnologijama koje mogu pomoći kliničarima i negovateljima da daljinski prate zdravlje osobe. Nove pametne pantalone zasnovane na optičkim senzorima mogle bi da pomognu nudeći nenametljiv način za praćenje kretanja osobe i izdavanje upozorenja ako postoje znaci nevolje.
„Naše pametne pantalone od polimernih optičkih vlakana mogu se koristiti za otkrivanje aktivnosti kao što su sedenje, čučanje, hodanje ili udaranje bez ometanja prirodnih pokreta“, rekao je vođa istraživačkog tima Arnaldo Leal-Junior sa Federalnog univerziteta Espirito Santo u Brazilu. „Ovaj pristup izbegava probleme privatnosti koji dolaze sa sistemima zasnovanim na slikama i mogao bi biti koristan za praćenje starijih pacijenata kod kuće ili merenje parametara kao što je opseg pokreta u rehabilitacionim klinikama.“
U časopisu Biomedical Optics Ekpress, istraživači opisuju nove pametne pantalone, koje imaju providna optička vlakna direktno integrisana u tekstil. Takođe su razvili prenosivu jedinicu za akviziciju signala koja se može staviti u džep pantalona.
„Ovo istraživanje pokazuje da je moguće razviti jeftine sisteme senzora koji se mogu nositi pomoću optičkih uređaja“, rekao je Leal-Junior. „Takođe demonstriramo da se novi algoritmi mašinskog učenja mogu koristiti za proširenje senzorskih sposobnosti pametnog tekstila i eventualno omogućavanje merenja novih parametara.
Istraživanje je deo većeg projekta fokusiranog na razvoj fotonskog tekstila za jeftine senzore za nošenje. Iako uređaji poput pametnih satova mogu reći da li se osoba kreće, istraživači su želeli da razviju tehnologiju koja bi mogla da otkrije određene vrste aktivnosti bez ometanja kretanja na bilo koji način. To su uradili tako što su ugradili senzore polimernih optičkih vlakana sa varijacijom intenziteta direktno u tkaninu koja je potom korišćena za kreiranje pantalona.
Senzori su bili zasnovani na polimetil metakrilatnim optičkim vlaknima prečnika 1 mm. Istraživači su stvorili osetljiva područja u vlaknima uklanjanjem malih delova jezgra vlakana spoljne obloge. Kada se vlakno savija usled kretanja, to će izazvati promenu optičke snage koja putuje kroz vlakno i može se koristiti za identifikaciju koja vrsta fizičke modifikacije je primenjena na osetljivu oblast vlakna.
Kreiranjem ovih osetljivih područja vlakana na različitim lokacijama, istraživači su stvorili multipleksirani senzorski sistem sa 30 mernih tačaka na svakoj nozi. Takođe su razvili novi algoritam za mašinsko učenje za klasifikaciju različitih tipova aktivnosti i za klasifikaciju parametara hoda na osnovu podataka senzora.
Da bi testirali svoj prototip, istraživači su naterali volontere da nose pametne pantalone i obavljaju specifične aktivnosti: sporo hodanje, brzo hodanje, čučanje, sedenje na stolici, sedenje na podu, udaranje napred i nazad. Senzorski pristup je postigao 100% tačnost u klasifikaciji ovih aktivnosti.
„Senzori sa optičkim vlaknima imaju nekoliko prednosti, uključujući činjenicu da su imuni na električne ili magnetne smetnje i da se lako mogu integrisati u različite odevne dodatke zbog svoje kompaktnosti i fleksibilnosti“, rekao je Leal-Junior. „Bazivanje uređaja na multipleksiranom senzoru varijacije optičke snage takođe čini pristup sensingu jeftinim i veoma pouzdanim.“
Istraživači sada rade na povezivanju jedinice za akviziciju signala sa oblakom, što bi omogućilo daljinski pristup podacima. Takođe planiraju da testiraju pametni tekstil u kućnim uslovima.
