Большинству из нас на самом деле не нужно носить специальные штаны, которые дают нам знать, когда мы истощены; мы хорошо разбираемся во всем этом сами. Однако, когда дело доходит до профессиональных спортсменов, получение предупреждения, когда тело начинает двигаться таким образом, что это указывает на физическое истощение, может быть полезным. С этой целью ученые разработали электронную пряжу, которую можно использовать для обнаружения изменений в характере движений и предупреждения пользователей о том, что пора сделать перерыв.
Пряжа была разработана исследователями из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) и состоит из внутреннего корда из эластичной проводящей резины, окруженного спиральным узором из жесткой проволоки, покрытой тонким слоем пластика.
«Эти два волокна действуют как электроды и создают электрическое поле», — сказал Тайлер Катберт (Tyler Cuthbert), постдокторант ETH Zurich, участвовавший в исследовании, которое привело к созданию волокна. «Вместе они образуют конденсатор, способный удерживать электрический заряд».
Это означает, что если волокно встроено в пару штанин (например), по мере того, как пользователь двигается, зазор между гибким внутренним сердечником и жесткой внешней жесткой частью будет меняться. Это создаст разницу между ними, что, в свою очередь, изменит электрическое поле, создаваемое пряжей. Этому процессу помогает тот факт, что сама пряжа фактически расширяется при растяжении, поэтому она обеспечивает большую площадь поверхности, с которой можно снимать показания.
Отслеживая изменения тока с помощью устройства мониторинга, которое также будет вшито в одежду, исследователи говорят, что они могут точно отслеживать модели движений и знать, когда владелец начинает достигать точки истощения. Устройство мониторинга будет оснащено крошечной антенной, которая будет передавать информацию на смартфон, предупреждая тренирующихся о том, что они достигают состояния усталости, во время которого они более склонны к травмам.
Текстильный датчик над коленом подключен к антенне, встроенной в пояс. Вместе они образуют цепь, которую можно использовать для измерения движения. Фото: Valeria Galli/ETH Zurich.
Исследовательская группа уже собрала некоторые данные, показывающие, как электрические сигналы пряжи изменялись по мере того, как бегуны доходили до истощения, но они говорят, что необходимы дополнительные испытания для создания базы данных надежных моделей походки, чтобы материал работал максимально точно. Тем не менее, они уже подали заявку на патент на систему и в настоящее время работают над тем, чтобы перейти от прототипа к ткани со встроенной пряжей, которая будет готова для потребителей.
В то время как многие спортивные носимые устройства сосредоточены на предоставлении пользователю данных, связанных с повышением производительности, этот новый материал присоединяется к немного другой категории, которая направлена на обеспечение безопасности спортсменов, таких как футболки и спортивные бюстгальтеры, которые предупреждают пользователей о надвигающемся сердечном приступе. Карло Менон (Carlo Menon), профессор в области мобильных медицинских технологий и ведущий исследователь, говорит, что этот материал может найти применение и в реабилитационной медицине.
Работа опубликована в рецензируемом журнале Advanced Materials.
Источник: ETH Zurich.
