L'adesivo indossabile converte i movimenti della mano in comunicazione / Wearable sticker converts hand movements into communication

L'adesivo indossabile converte i movimenti della mano in comunicazione / Wearable sticker converts hand movements into communication

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un team multidisciplinare di ricercatori cinesi ha sviluppato un sensore indossabile in grado di convertire il movimento in comunicazione, creando nuove possibilità di riabilitazione e aiutando le persone con disabilità a comunicare.

l nuovo adesivo indossabile è realizzato in polidimetilsilossano (PDMS), un tipo di elastomero siliconico molto flessibile e delicato sulla pelle.

Per conferire al cerotto la capacità di rilevamento del movimento, i ricercatori hanno incorporato nel PDMS un reticolo di fibra di Bragg (FBG), un tipo di riflettore inciso in un breve segmento di fibra ottica per riflettere lunghezze d'onda specifiche mentre trasmette tutte le altre.

I ricercatori hanno affermato che il sensore consente di rilevare lievi cambiamenti nel modo in cui la luce si propaga attraverso la fibra ottica durante il movimento, consentendo al sistema di rilevare movimenti specifici analizzando le alterazioni nel comportamento della luce.

In una dichiarazione, Kun Xiao dell’Università Normale di Pechino in Cina, ha dichiarato: “Per qualcuno che si sta riprendendo da un ictus, questi sensori potrebbero monitorare i movimenti del polso, delle dita od anche del viso per monitorare la progressione della riabilitazione.

“Per gli individui con gravi disabilità motorie o del linguaggio, i sensori potrebbero tradurre gesti o espressioni facciali in parole o comandi, consentendo loro di comunicare con gli altri o interagire con la tecnologia più facilmente”.

I ricercatori hanno inoltre sviluppato un metodo di calibrazione preciso che consente di personalizzare i sensori per ciascun utente, rendendoli adattabili a varie applicazioni.

“Oltre al rilevamento del movimento, questi sensori adattabili potrebbero essere adattati per applicazioni come il monitoraggio di altri indicatori di salute come la frequenza respiratoria o cardiaca rilevando i movimenti sottili del corpo”, ha affermato Rui Min dell’Università Normale di Pechino.

“Potrebbero anche essere utili agli atleti od agli appassionati di fitness per monitorare e migliorare la propria forma o tecnica in tempo reale od essere integrati nei sistemi di gioco per esperienze più coinvolgenti ed interattive”.

Per dimostrare le capacità dei sensori FBG indossabili incorporati nel PDMS, i ricercatori hanno condotto una serie di test incentrati sul riconoscimento dei gesti e sull'assistenza alla comunicazione.

Dopo aver calibrato i sensori per i singoli partecipanti, hanno collegato i sensori a diverse parti del corpo, come il polso e le dita, per rilevare vari movimenti. Hanno inoltre sviluppato un sistema che consente ai sensori di tradurre semplici gesti in comandi o messaggi, utilizzando i movimenti delle dita per scrivere parole basate sul codice Morse, ad esempio.

Per entrambi i test, i sensori hanno dimostrato un “alto livello” di sensibilità e precisione nel riconoscere un’ampia gamma di gesti, poiché potevano rilevare movimenti sottili che potrebbero essere difficili da rilevare per alcuni sensori tradizionali.

Nell’esperimento di assistenza alla comunicazione, i sensori hanno tradotto con successo i gesti in parole, mostrando il loro potenziale come tecnologia di assistenza per persone con difficoltà di parola o di mobilità.

Questa ricerca fa parte di un progetto più ampio volto allo sviluppo di tecnologie assistive innovative ed è stato ispirato dalle sfide affrontate dalle persone con disabilità e da coloro che si stanno riprendendo da condizioni come l’ictus, che spesso hanno difficoltà con i movimenti e la comunicazione di base.

"I metodi tradizionali sono troppo macchinosi, mancano di precisione o non sono sufficientemente versatili per soddisfare le esigenze individuali", ha affermato Zhuo Wang dell'Università Normale di Pechino. “Il nostro obiettivo era sviluppare una soluzione indossabile che fosse precisa nel rilevamento dei gesti e comoda per l’uso quotidiano, offrendo un approccio più personalizzato ed adattivo alla riabilitazione ed all’assistenza”.

I ricercatori stanno ora lavorando per migliorare e perfezionare la tecnologia per renderla disponibile per l'uso pratico ed ulteriori sperimentazioni cliniche, cercando di rendere il sistema di sensori ancora più piccolo ed integrato e migliorando la capacità dei sensori di comunicare in modalità wireless con smartphone, computer o dispositivi medici .

Il documento di ricerca, pubblicato su Biomedical Optics Express.

ENGLISH

A multidisciplinary team of researchers from China have developed a wearable sensor that can convert movement into communication, creating new possibilities for rehabilitation and aiding those with disabilities to communicate.

he new wearable sticker is made from polydimethylsiloxane (PDMS), a type of silicone elastomer that is very flexible and skin friendly.

To give the patch its movement-sensing capability, the researchers embedded the PDMS with fibre Bragg grating (FBG), a type of reflector that is etched into a short segment of optical fibre to reflect specific wavelengths while transmitting all the others.

Researchers said the sensor makes it possible to detect slight changes in the way light propagates through the fibre optic during movement, allowing the system to detect specific movements by analysing the alterations in light behaviour.

In a statement, Kun Xiao from Beijing Normal University in China, said: “For someone recovering from a stroke, these sensors could monitor wrist, finger or even facial movements to monitor their rehabilitation progression.

“For individuals with severe mobility or speech impairments, the sensors could translate gestures or facial expressions into words or commands, enabling them to communicate with others or interact with technology more easily.”

The researchers also developed a precise calibration method that allows the sensors to be tailored to each user, making them adaptable to various applications.

“Beyond detecting movement, these adaptable sensors could be tailored for applications such as monitoring other health indicators like respiratory or heart rate by detecting subtle body movements,” said Rui Min from Beijing Normal University.

“They could also be useful for athletes or fitness enthusiasts to monitor and improve their form or technique in real-time or be integrated into gaming systems for more immersive and interactive experiences.”

To demonstrate the capabilities of their PDMS-embedded wearable FBG sensors, the researchers conducted a series of tests focusing on gesture recognition and communication assistance.

After calibrating the sensors for individual participants, they attached the sensors to different parts of the body, such as the wrist and fingers, to detect various movements. They also developed a system that enabled the sensors to translate simple gestures into commands or messages, using finger movements to spell out words based on Morse code, for instance.

For both tests, the sensors demonstrated a ‘high level’ of sensitivity and accuracy in recognising a wide range of gestures, as they could detect subtle movements that might be difficult for some traditional sensors to pick up.

In the communication assistance experiment, the sensors successfully translated gestures into words, showing their potential as an assistive technology for individuals with speech or mobility impairments.

This research is part of a larger project aimed at developing innovative assistive technologies and was inspired by the challenges faced by people with disabilities and those recovering from conditions like strokes, who often struggle with basic movements and communication.

“Traditional methods are either too cumbersome, lacked accuracy or weren't versatile enough to cater to individual needs,” said Zhuo Wang from Beijing Normal University. “Our goal was to develop a wearable solution that was both precise in detecting gestures and comfortable for everyday use, offering a more personalised and adaptive approach to rehabilitation and assistance.”

The researchers are now working to improve and refine the technology to make it available for practical use and further clinical trials, looking to make the sensor system even smaller and more integrated and enhancing the sensors' ability to communicate wirelessly with smartphones, computers or medical devices.

The research paper, published in Biomedical Optics Express.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/wearable-sticker-converts-hand-movements-into-communication