Off-the-shelf smart stof hjælper atletisk coaching og fysioterapi

Et datalogisk forskningsteam ved Dartmouth College har produceret et smart stof, der kan hjælpe atleter og fysioterapipatienter med at rette armvinkler for at optimere ydeevnen, reducere skader og fremskynde genopretning.

Det foreslåede stoffølende system er et fleksibelt, motion-capture tekstil, der overvåger ledrotation. Den bærbare er let, lavpris, vaskbar og behagelig, hvilket gør den ideel til deltagere på alle niveauer af sport eller patienter, der kommer sig efter skader.

Studiet, offentliggjort i Proceedings of the ACM on Interactive, Mobil, Bærbare og allestedsnærværende teknologier, præsenteres senere på året på UbiComp 2019 -konferencen i London i september.

"Vi har stof på hele tiden, så de giver det perfekte medium til kontinuerlig sansning, "sagde Xia Zhou, lektor i datalogi i Dartmouth. "Denne undersøgelse demonstrerer det høje niveau af ydeevne og præcision, der kan erhverves gennem grundlæggende, stof fra hylden. "

Nøjagtig overvågning af ledbevægelser er afgørende for præstationscoaching og fysioterapi. For atleter, hvor armvinkel er vigtig-alle lige fra baseballkande til tennisspillere-kan langsigtet sansning hjælpe instruktører med at analysere bevægelse og give coachingkorrektioner. For skadede atleter, eller andre fysioterapipatienter, sådan overvågning kan hjælpe læger med at vurdere effektiviteten af ​​medicinske og fysiske behandlinger.

For at være effektiv for en bred vifte af brugere, skærme skal være bærbare, komfortabel, og i stand til at fornemme subtil bevægelse for at opnå et højt præcisionsniveau.

"Uden en smart sensor, langsigtet overvågning ville være upraktisk i en coaching eller terapi, "sagde Qijia Shao, en ph.d. studerende i Dartmouth, der arbejdede på undersøgelsen. "Denne teknologi eliminerer behovet for professionel observation døgnet rundt."

Mens teknologier til overvågning af kropsledd allerede findes, de kan kræve tung instrumentering af miljøet eller stive sensorer. Andre e-tekstilmonitorer kræver indlejret elektronik, nogle opnår kun resultater med lav opløsning.

Dartmouth -teamet fokuserede på at øge sansekapacitet og pålidelighed, mens du bruger billige, hyldevarer uden ekstra elektriske sensorer. Den minimalistiske tilgang fokuserede på stoffer i området $ 50.

"For mindre end prisen på nogle sweatshirts, læger og trænere kan have adgang til et smart-stof sensing system, der kan hjælpe dem med at forbedre atletisk præstation eller livskvalitet, "sagde Shao.

For at designe den bærbare skærm, holdet brugte et stof lavet af nylon, elastisk fiber og garn belagt med et tyndt sølvlag for ledningsevne. Prototyper blev skræddersyet i to størrelser og udstyret med en mikro-controller, der let kan løsnes for at modtage data om stofbestandighed. Mikrokontrolleren kan yderligere miniaturiseres i fremtiden for at passe ind i en knap.

Systemet er afhængigt af de strækbare stoffer til at fornemme huddeformation og trykstoffer til at fornemme trykket under fælles bevægelse. Baseret på disse oplysninger, det bestemmer ledets rotationsvinkel gennem ændringer i modstand. Når en led er pakket ind med det ledende stof, kan den fornemme ledbevægelse.

I en test med ti deltagere, prototypen opnåede en meget lav medianfejl på 9,69º ved rekonstruktion af albueledsvinkler. Dette præcisionsniveau ville være nyttigt til rehabiliteringsapplikationer, der begrænser rækkevidden for patientens ledbevægelse. Stoffet modtog også høje karakterer fra testere for komfort, fleksibilitet i bevægelse og brugervenlighed.

Eksperimenter viste også, at stoffet var fuldt vaskbart med kun en lille forringelse af effektiviteten.

"Testere så endda dette til brug i aktiviteter med store bevægelsesområder, som yoga eller gymnastik. Alle deltagere sagde, at de ville være villige til at købe et sådant system til den relativt billige pris, "sagde Zhou, der er meddirektør i Dartmouths DartNets Lab.

Mens prototypen kun var skræddersyet til albueleddet, det demonstrerer potentialet for overvågning af knæet, skulder og andre vigtige led hos atleter og fysioterapipatienter. Fremtidige modeller vil også blive klippet for at få en bedre pasform til at reducere stofrynker, hvilket kan påvirke sanseydelsen. Holdet vil også måle for svedens indvirkning på sanseydelsen.