Группа исследователей во главе с профессором Карло Меноном (Carlo Menon), руководителем лаборатории биомедицинских и мобильных медицинских технологий, разработала текстильный датчик, который измеряет в реальном времени степень истощения человека во время физических нагрузок. Датчик, который можно добавить к тренировочной одежде, может в режиме реального времени прогнозировать, насколько вы истощены во время тренировки. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Advanced Materials.
Умная спортивная одежда
Истощение делает нас более склонными к травмам, когда мы тренируемся или выполняем физические задачи.
Чтобы протестировать свой новый датчик, ученые интегрировали его в пару спортивных леггинсов. Просто взглянув на свой смартфон, тестировщики могли видеть, когда они достигли своего предела и нужно ли им сделать перерыв.
Это изобретение, на которое ETH Zurich подала патент, может проложить путь к новому поколению умной одежды: многие из продуктов, представленных в настоящее время на рынке, оснащены электронными компонентами, такими как датчики, батареи или чипы. Помимо повышения цен, это усложняет производство и техническое обслуживание этих изделий.
В отличие от этого, растягиваемый датчик исследователей ETH может быть встроен непосредственно в волокна эластичной, облегающей спортивной или рабочей одежды. Это делает крупномасштабное производство проще и дешевле.
Менон подчеркивает еще одно преимущество: «Поскольку датчик расположен так близко к телу, мы можем очень точно фиксировать движения тела, даже если владелец этого не заметит».
Когда люди устают, они двигаются по-другому, и бег не исключение: шаги укорачиваются и становятся менее регулярными. Исследователи ETH могут измерить этот эффект с помощью своего нового датчика, изготовленного из особого типа пряжи.
Все благодаря структуре пряжи: внутреннее волокно выполнено из проводящей эластичной резины. Исследователи обернули жесткую проволоку, покрытую тонким слоем пластика, по спирали вокруг этого внутреннего волокна.
«Эти два волокна действуют как электроды и создают электрическое поле. Вместе они образуют конденсатор, способный удерживать электрический заряд», — комментирует один из разработчиков Тайлер Катберт (Tyler Cuthbert).
Вшивание этой пряжи в секцию бедра пары эластичных беговых леггинсов означает, что она будет растягиваться и ослабевать в определенном ритме во время бега. Каждое движение изменяет зазор между двумя волокнами и, следовательно, электрическое поле и заряд конденсатора.
«В отличие от большинства других материалов, наш на самом деле становится толще при растяжении», — говорит Катберт.
Но как это можно использовать для определения уровня истощения человека?
В предыдущем исследовании Катберт и Менон наблюдали за группой тестировщиков, которые бегали в спортивных леггинсах, оснащенных аналогичным датчиком. Они фиксировали, как менялись электрические сигналы по мере того, как бегуны все больше и больше уставали.
Следующим их шагом было превратить этот образец в модель, способную предсказывать истощение бегунов, которую теперь можно использовать для их нового текстильного датчика. Но для того, чтобы модель могла делать точные прогнозы за пределами лаборатории, потребуется множество дополнительных тестов и данных о характере походки.
Чтобы текстильный датчик мог отправлять электрические сигналы на смартфон без проводов, исследователи оснастили его рамочной антенной из проводящей нити, которая также была встроена непосредственно в леггинсы.
«Вместе датчик и антенна образуют электрическую цепь, которая полностью интегрирована в предмет одежды», — отмечает Валерия Галли (Valeria Galli).
Электрический сигнал проходит от растягиваемого датчика к антенне, которая передает его на определенной частоте, которую может считывать смартфон. Пользователь бежит, а датчик перемещается, создавая сигнал с постоянно меняющейся частотой, который приложение для смартфона затем записывает и оценивает в режиме реального времени. Но исследователям еще предстоит проделать немало работы по развитию своего изобретения. На данный момент они работают над превращением своего прототипа в готовый к продаже продукт.
«Наша цель — сделать производство умной одежды рентабельным и, таким образом, сделать ее доступной для более широкой публики», — заключает Менон.
Он видит потенциальное ее применение не только в спорте, но и на рабочем месте — для предотвращения травм, связанных с истощением, — а также в реабилитационной медицине.
Авторы другого исследования утверждают, что диета Вальса снижает утомляемость у пациентов с рассеянным склерозом.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
