Designing a wearable interaction system to improve teenagers' sitting posture

The health problems of young people are continuously attracting attention. Due to their schoolwork and long-time computer use, teenagers have longer time in sedentary behavior. It is obvious that bad postures are harmful for their health, for example, they may lead to nearsightedness, scoliosis, etc. There are various ways to help teenagers to keep good postures, methods like wearable technology based on IMUs or computer vision technology based on cameras have been widely explored. Smart textile sensing technology is one of the fields that has developed rapidly in recent years. Smart textiles have the functions of electronic components and the characteristics of textile. They have great potential in the monitoring of body postures. This thesis focuses on teenagers’ sitting posture, following the approach of research through design, followed by identifying the problems and challenges, testing multiple textile samples, performing locations analysis, and finally propose a smart shirt integrated with six stretchable textile strain sensors. The resistance of each textile sensor will change linearly through the length change. The sensors are located at C5-T2, L1-L3 of the back, two on top of the infraspinatus and two on external oblique muscles. Together with the classification model in MATLAB, the smart shirt can distinguish bad postures with an accuracy rate of 99.1% in the algorithm stage. This thesis also proposed a feedback design and performed a wizard-of-oz field study to see how the smart shirt may help the teenagers to maintain good postures and how do the participants value the usability. The testing results demonstrate the system can help the participants facilitate improving their posture in sedentary work. Besides, this thesis provides a clear way of designing a wearable interactive system based on smart textile.

I problemi di salute dei giovani attualmente sono in crescita a causa del loro lavoro scolastico e l'uso prolungato del computer. Gli adolescenti hanno più tempo nel comportamento sedentario. Le cattive posture sono dannose per la loro salute, ad esempio, possono portare a miopia, scoliosi, ecc. Ci sono vari modi per aiutare gli adolescenti a mantenere buone posture, sono stati ampiamente esplorati metodi come la tecnologia indossabile basata su IMU o la tecnologia di computer vision basata su telecamere. La tecnologia rilevamento intelligente dei tessuti è uno dei settori che si è sviluppato rapidamente negli ultimi anni. I tessuti intelligenti hanno le funzioni di componenti elettronici e le caratteristiche del tessuto. Hanno un grande potenziale nel monitoraggio delle posture del corpo. Questa tesi si concentra sulla postura seduta degli adolescenti, e applica la ricerca di design attraverso la progettazione, individuando i problemi e le sfide, prova di campioni tessili multipli, effettuare analisi dei luoghi, e infine proporre una camicia intelligente integrata con sei sensori estensibili in tessuto. La resistenza di ogni sensore tessile cambierà linearmente attraverso il cambiamento di lunghezza. I sensori si trovano a C5-T2, L1-L3 della parte posterior, due sopra l'inframinato, e due sui muscoli obliqui esterni. Insieme al modello di classificazione in MATLAB, La camicia intelligente può distinguere le cattive posture con un tasso di precisione del 99.1% nella fase dell'algoritmo. Questa tesi ha anche proposto un progettazione del feedback, ed ha eseguito un wizard-of-oz studio sul campo per vedere come la camicia intelligente può aiutare gli adolescenti a mantenere buone posture e in che modo i partecipanti apprezzano l'usabilità. I risultati delle prove dimostrano il sistema può aiutare i partecipanti facilitare il miglioramento della loro postura nel lavoro sedentario. Inoltre, questa tesi fornisce un modo chiaro di progettare un sistema interattivo indossabile basato su tessuto intelligente.