Обнаружение утомления от тренировок с помощью умной спортивной одежды

Краткое содержание: Новый текстильный датчик точно измеряет движения тела без необходимости использования электронных компонентов. Датчик, который можно добавить к тренировочной одежде, может в режиме реального времени прогнозировать, насколько вы утомлены во время тренировки.

Источник:ETH Цюрих

Утомление делает нас более склонными к травмам во время тренировок или выполнения физических задач.

Группа исследователей ETH Zurich под руководством профессора Карло Менона, руководителя лаборатории биомедицинских и мобильных технологий здравоохранения, разработала текстильный датчик, который в режиме реального времени измеряет, насколько утомляется человек во время физических нагрузок.

Чтобы протестировать свой новый датчик, они встроили его в пару спортивных леггинсов. Просто взглянув на свой смартфон, тестировщики могли увидеть, 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, имеют модернизированные электронные компоненты, такие как датчики, батареи или чипы. Это не только приводит к росту цен, но и затрудняет производство и обслуживание этих изделий.

Напротив, растягивающийся датчик исследователей ETH можно интегрировать непосредственно в волокна материала 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 не заметив их».

Когда люди устают, они двигаются по-другому – и бег не является исключением: шаги становятся короче и менее равномерными. Используя свой новый датчик, изготовленный из пряжи особого типа, исследователи ETH могут измерить этот эффект.

Все благодаря структуре пряжи: внутреннее волокно выполнено из проводящей эластичной резины. Исследователи обернули жесткую проволоку, покрытую тонким слоем пластика, спиралью вокруг этого внутреннего волокна.

«Эти два волокна действуют как электроды и создают электрическое поле. Вместе они образуют конденсатор, который может удерживать электрический заряд», — говорит Тайлер Катберт, постдок из группы Менона, который сыграл важную роль в исследованиях и разработках, которые привели к изобретению. .

Вшивание этой пряжи в бедра эластичных леггинсов для бега означает, что она будет растягиваться и ослабляться в определенном ритме во время бега. Каждое движение изменяет зазор между двумя волокнами и, следовательно, также электрическое поле и заряд конденсатора.

В нормальных обстоятельствах эти колебания заряда были бы слишком малы, чтобы можно было измерить движения тела. Однако свойства этой пряжи совсем не нормальные.

«В отличие от большинства других материалов, наш при растяжении становится толще», — говорит Катберт.

В результате пряжа значительно более чувствительна к минимальным движениям. Даже небольшое его растяжение вызывает отчетливо измеримые колебания заряда датчика. Это позволяет измерять и анализировать даже незначительные изменения в беговой форме.

Но как это можно использовать для определения уровня утомления человека? В предыдущем исследовании Катберт и Менон наблюдали за серией тестеров, которые бегали в спортивных леггинсах, оснащенных аналогичным датчиком. Они зафиксировали, как менялись электрические сигналы по мере того, как бегуны все больше и больше уставали.

Их следующим шагом было превратить эту закономерность в модель, способную прогнозировать утомление 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 масса данных о моделях походки.

Чтобы текстильный датчик мог передавать электрические сигналы по беспроводной сети на смартфон, исследователи оснастили его рамочной антенной из проводящей пряжи, которая также была пришита непосредственно к леггинсам.