Creare il dispositivo indossabile perfetto per monitorare il movimento muscolare, frequenza cardiaca e altri piccoli segnali biologici senza spendere troppo ha ispirato gli scienziati a cercare uno strumento più semplice e conveniente.

Ora, un team di ricercatori del campus di Okanagan dell'UBC ha sviluppato un modo pratico per monitorare e interpretare il movimento umano, in quello che potrebbe essere il pezzo mancante del puzzle quando si tratta di tecnologia indossabile.

Quella che è iniziata come ricerca per creare un sensore ultra-elastico si è trasformata in un sofisticato progetto interdisciplinare che ha portato a un dispositivo indossabile intelligente in grado di rilevare e comprendere il movimento umano complesso, spiega il professor Homayoun Najjaran della School of Engineering.

Il sensore è realizzato infondendo nano-fiocchi di grafene (GNF) in un tampone adesivo simile alla gomma. Najjaran afferma di aver quindi testato la durata del minuscolo sensore allungandolo per vedere se può mantenere la precisione sotto sollecitazioni fino al 350 percento del suo stato originale. Il dispositivo ha attraversato più di 10, 000 cicli di stretching e relax mantenendo la sua stabilità elettrica.

"Abbiamo testato vigorosamente questo sensore, " dice Najjaran. "Non solo ha mantenuto la sua forma, ma soprattutto ha mantenuto la sua funzionalità sensoriale. Abbiamo ulteriormente dimostrato l'efficacia di GNF-Pad come tecnologia tattile in applicazioni in tempo reale replicando con precisione i gesti delle dita umane utilizzando un dito robotico a tre articolazioni".

L'obiettivo era quello di fare qualcosa che potesse allungare, essere flessibile e di dimensioni ragionevoli, e avere la sensibilità richiesta, prestazione, costo di produzione, e robustezza. A differenza di un'unità di misurazione inerziale, un'unità elettronica che misura la forza e il movimento ed è utilizzata nella maggior parte delle tecnologie indossabili basate sui passaggi, Najjaran afferma che i sensori devono essere abbastanza sensibili da rispondere a movimenti del corpo diversi e complessi. Ciò include movimenti infinitesimali come un battito cardiaco o una contrazione di un dito, a grandi movimenti muscolari dal camminare e correre.

La professoressa della School of Engineering e co-autrice dello studio Mina Hoorfar afferma che i loro risultati potrebbero aiutare i produttori a creare il livello successivo di monitoraggio della salute e dispositivi biomedici.

"Abbiamo introdotto un metodo di fabbricazione facile e altamente ripetibile per creare un sensore altamente sensibile con proprietà meccaniche ed elettriche eccezionali a un costo molto basso, "dice Hoorfar.

A dimostrazione della sua praticità, i ricercatori hanno costruito tre dispositivi indossabili tra cui una fascia per il ginocchio, un braccialetto e un guanto. Il braccialetto monitorava i battiti cardiaci rilevando il polso dell'arteria. In una gamma di movimento completamente diversa, le fasce per le dita e le ginocchia hanno monitorato i gesti delle dita e i movimenti muscolari su larga scala durante la deambulazione, in esecuzione, sedersi e alzarsi. I risultati, dice Hoorfar, indicare un dispositivo economico che ha un alto livello di sensibilità, selettività e durata.

La ricerca, parzialmente finanziato dal Consiglio di ricerca in scienze naturali e ingegneria, è stato recentemente pubblicato su Journal of Sensors and Actuators A:Physical .