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随着全球人口老龄化，需要新的传感器技术来帮助临床医生和护理人员远程监测一个人的健康状况。基于光纤传感器的新型智能裤可以提供一种非侵入式的方式来跟踪一个人的动作，并在出现不适迹象时发出警报。
“我们的聚合物光纤智能裤可用于检测坐、蹲、走或踢等活动，而不会抑制自然运动，”巴西圣埃斯皮里图联邦大学研究小组负责人 Arnaldo Leal-Junior 说。“这种方法避免了基于图像的系统带来的隐私问题，可用于在家中监测老年患者或在康复诊所测量运动范围等参数。”
在 Optica 出版集团期刊《生物医学光学快报》中，研究人员描述了新型智能裤，其特点是透明光纤直接集成到纺织品中。他们还开发了一种便携式信号采集装置，可以放置在裤子口袋内。
“这项研究表明，使用光学设备开发低成本可穿戴传感系统是可能的，”Leal-Junior 说。“我们还证明，新的机器学习算法可用于扩展智能纺织品的传感能力，并可能实现新参数的测量。”
制作光纤裤
该研究是一个更大项目的一部分，该项目专注于开发用于低成本可穿戴传感器的光子纺织品。尽管智能手表等设备可以判断一个人是否在移动，但研究人员希望开发一种技术，可以检测特定类型的活动，而不以任何方式阻碍移动。他们通过将强度变化聚合物光纤传感器直接集成到织物中来实现这一点，然后将其用于制作裤子。
传感器基于直径 1 毫米的聚甲基丙烯酸甲酯光纤。研究人员通过去除外包层光纤芯的小部分来在光纤中创建敏感区域。当光纤因移动而弯曲时，这将导致穿过光纤的光功率发生变化，并且可用于识别对光纤敏感区域应用了哪种类型的物理修改。
通过在不同位置创建这些敏感纤维区域，研究人员创建了一个多路传感器系统，每条腿上有 30 个测量点。他们还开发了一种新的机器学习算法来对不同类型的活动进行分类，并根据传感器数据对步态参数进行分类。
活动分类
为了测试他们的原型，研究人员让志愿者穿上智能裤子并进行特定的活动：慢走、快走、蹲下、坐在椅子上、坐在地板上、前踢和后踢。传感方法对这些活动的分类准确率达到 100%。
“光纤传感器有几个优点，包括不受电磁干扰，并且由于其紧凑性和灵活性，可以轻松集成到不同的服装配件中，”Leal-Junior 说。“该设备基于多路复用光功率变化传感器，还使得传感方法成本低且高度可靠。”
研究人员现在正在努力将信号采集单元连接到云端，这将使数据能够被远程访问。他们还计划在家庭环境中测试智能纺织品。
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