Sensores alimentados por luz potencian rehabilitación wearable avanzada para pacientes con movilidad limitada

Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), Pohang, Corea del Sur

Detección de rotación de hombro en tres ejes mediante mapeo de deformación multiaxial. (Imagen: POSTECH)

Recientemente, una empresa coreana donó un robot wearable, diseñado para ayudar a pacientes con movilidad limitada durante rehabilitación, a un hospital. Los pacientes usan este robot para recibir asistencia en ejercicios musculares y articulares al realizar acciones como caminar o sentarse. Dispositivos wearables como relojes inteligentes o gafas que se llevan y adhieren a la piel tienen potencial para mejorar calidad de vida, ofreciendo esperanza como esta innovación robótica.

Limitaciones de sensores de deformación blandos convencionales

Los sensores de deformación en estos robots rehabilitadores analizan datos traduciendo cambios físicos en regiones específicas a señales eléctricas. Son flexibles, aptos para medir incluso cambios corporales sutiles, al ser de materiales ligeros para fácil adhesión a piel. Sin embargo, sensores blandos convencionales a menudo muestran durabilidad inadecuada por susceptibilidad a factores externos como temperatura y humedad. Además, su proceso de fabricación complicado dificulta comercialización masiva.

Solución: Sensores ópticos basados en visión por computador (CVOS)

Equipo liderado por Prof. Sung-Min Park (Ingeniería de Convergencia IT e Ingeniería Mecánica) y doctorando Sunguk Hong (Ingeniería Mecánica) superó limitaciones integrando tecnología de visión por computador en sensores ópticos. Publicado en Flexible Electronics.

Desarrollaron tecnología sensor llamada computer vision-based optical strain (CVOS). A diferencia de sensores convencionales basados en señales eléctricas, sensores CVOS emplean visión por computador y sensores ópticos para analizar patrones ópticos a microescala, extrayendo datos sobre cambios. Este enfoque mejora inherentemente durabilidad al eliminar elementos que comprometen funcionalidades y simplifica fabricación, facilitando comercialización.

Capacidad única: detección de rotación en tres ejes

Mientras sensores convencionales solo detectan deformación biaxial, sensores CVOS detectan movimientos rotacionales en tres ejes mediante mapeo de deformación multiaxial en tiempo real. En esencia, estos sensores permiten reconocimiento preciso de movimientos corporales intrincados y variados mediante un solo sensor. Equipo validó esto aplicando sensores CVOS a dispositivos asistenciales en tratamientos rehabilitadores.

Algoritmo de corrección de respuesta basado en IA

Integrando algoritmo de corrección de respuesta basado en IA que corrige diversos factores de error durante detección de señal, resultados mostraron alto nivel de confianza. Incluso tras más de 10.000 iteraciones, sensores mantuvieron rendimiento excepcional.

Park, líder de la investigación, explicó: «Los sensores CVOS sobresalen en distinguir movimientos corporales en diversas direcciones y ángulos, optimizando intervenciones rehabilitadoras efectivas. Al adaptar indicadores de diseño y algoritmos a objetivos específicos, sensores CVOS tienen potencial ilimitado para aplicaciones en diversas industrias».

Para más información, contactar a Jinyoung Huh en [correo protegido]; +82-54-279-2415.