Обзор самостоятельной стельки. Кредит: Наука достижения (2025). Два: 10.1126/sciadv.adu1598
Новая система умных стельки, которая контролирует, как люди ходят в режиме реального времени, может помочь пользователям улучшить осанку и обеспечить ранние предупреждения о условиях от подошвенного фасциита до болезни Паркинсона.
Построенная с использованием 22 маленьких датчиков давления и заправленных небольшими солнечными панелями на верхушках обуви, система предлагает отслеживание здоровья в реальном времени, основываясь на том, как ходит человек, биомеханический процесс, который так же уникален, как и человеческий отпечаток пальца.
По словам Цзингхуа Ли, соавтора исследования, эти сложные данные о личном здоровье могут передаваться через Bluetooth на смартфон для быстрого и подробного анализа. Работа опубликована в журнале Наука достиженияПолем
«Наши тела несут много полезной информации, о которой мы даже не знаем», — сказал Ли. «Эти статусы также меняются со временем, поэтому наша цель — использовать электронику для извлечения и декодирования этих сигналов, чтобы поощрять лучшие проверки самообслуживания».
По оценкам, по крайней мере 7% американцев страдают от амбулаторных трудностей, мероприятий, которые включают ходьбу, бег или подъем по лестнице. В то время как усилия по изготовлению носимой системы давления на основе стельки в последние годы выросли в популярности, многие предыдущие прототипы были достигнуты с низкими энергетическими ограничениями и нестабильными характеристиками.
Чтобы преодолеть проблемы их предшественников, Ли и Ци Ван, ведущий автор исследования и нынешний докторскую степень. По словам Ли, студент в области материаловедения и техники в штате Огайо, стремился обеспечить долговечность их носителя, обладает высокой степенью точности при сборе и анализе данных, и может обеспечить постоянную и надежную власть, сказал Ли.
«Наше устройство является инновационным с точки зрения высокого разрешения, пространственного зондирования, способности к самообласти и его способности объединяться с алгоритмами машинного обучения»,-сказала она. «Таким образом, мы чувствуем, что это исследование может пойти дальше, основываясь на новаторских успехах этой области».
Система этой команды также стала уникальной благодаря использованию ИИ. Используя современную модель машинного обучения, носимый может распознавать восемь различных состояний движения, в том числе статические, такие как сидя и выдерживание более динамических движений, таких как бег и приседание.
Кроме того, поскольку материалы, из которых изготовлены стельки, являются гибкими и безопасными, устройство, похожее на умные часы, является низким риском и безопасно для постоянного использования. Например, после того, как солнечные элементы преобразуют солнечный свет в энергию, эта мощность хранится в крошечных литиевых батареях, которые не вредят пользователю или не влияют на повседневную деятельность.
Из -за распределения датчиков от пальца ноги до пятки исследователи могли видеть, как давление на части стопы отличается по таким видам деятельности, как ходьба и бег.
Во время ходьбы давление применяется последовательно от пятки до пальцев ног, тогда как во время бега почти все датчики подвергаются давлению одновременно. Кроме того, во время ходьбы время применения давления составляет около половины от общего времени, во время работы на долю составляют всего около четверти.
В здравоохранении умные стельки могли поддерживать анализ походки, чтобы обнаружить ранние аномалии, связанные с состояниями, связанными с давлением стопы (например, диабетические язвы стопы), заболевания опорно-двигательного аппарата (такие как подошвенной фасциит) и неврологические состояния (такие как болезнь Паркинсона).
Новая система также использовала машинное обучение для изучения и классификации различных типов движения. Это предлагает возможности для персонализированного управления здравоохранением, включая коррекцию осанки в реальном времени, предотвращение травм и мониторинг реабилитации. Исследователи сообщили, что индивидуальная фитнес -обучение также может быть будущим использованием.
Согласно исследованию, эти умные стельки не показали заметного ухудшения в результате эффективности после 180 000 циклов сжатия и декомпрессии, демонстрируя их долгосрочную долговечность.
«Интерфейс гибкий и довольно тонкий, поэтому даже во время повторяющейся деформации он может оставаться функциональным», — сказал Ли. «Комбинация программного обеспечения и оборудования означает, что оно не так ограничено».
Исследователи ожидают, что технология, вероятно, будет доступна в коммерческих целях в течение следующих трех -пяти лет. Следующие шаги по продвижению работы будут направлены на улучшение способностей к распознаванию жестов системы, что, по словам LI, вероятно, будет помогать с дальнейшим тестированием на более разнообразные группы населения.
«У нас так много вариаций между людьми, поэтому мы должны уделять дальнейшее внимание демонстрации и обучению этих фантастических возможностей для разных групп населения», — сказал Ли.
Больше информации:
Ци Ван и др., Беспроводная, самостоятельная стелька для мониторинга и распознавания походки с помощью нелинейного синергетического зондирования давления, Наука достижения (2025). Два: 10.1126/sciadv.adu1598
Информация журнала:
Науки о достижениях, предоставленных Университетом штата Огайо
Цитирование: Носимая умная стелька может отслеживать, как вы гуляете, бегаете и стоят (2025, 17 апреля), полученные 21 апреля 2025 года из этого документа, подлежит авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
