Een computerwetenschappelijk onderzoeksteam aan het Dartmouth College heeft een slimme stof geproduceerd die atleten en fysiotherapiepatiënten kan helpen bij het corrigeren van armhoeken om de prestaties te optimaliseren, blessures verminderen en herstel versnellen.

Het voorgestelde weefseldetectiesysteem is een flexibel, motion-capture textiel dat de gewrichtsrotatie bewaakt. De wearable is lichtgewicht, goedkoop, wasbaar en comfortabel, waardoor het ideaal is voor deelnemers van alle sportniveaus of patiënten die herstellen van blessures.

De studie, gepubliceerd in Proceedings of the ACM on Interactive, mobiel, Draagbare en alomtegenwoordige technologieën, zal later dit jaar worden gepresenteerd op de UbiComp 2019-conferentie in Londen in september.

"We dragen de hele tijd stoffen, dus ze bieden het perfecte medium voor continue detectie, " zei Xia Zhou, een universitair hoofddocent informatica aan Dartmouth. "Deze studie toont het hoge prestatieniveau en de precisie aan die kunnen worden verkregen door middel van basis, kant-en-klare stoffen."

Nauwkeurige monitoring van gewrichtsbewegingen is van cruciaal belang voor prestatiecoaching en fysiotherapie. Voor atleten waarbij de armhoek belangrijk is - iedereen van honkbalwerpers tot tennisspelers - kan langdurige waarneming instructeurs helpen bewegingen te analyseren en coachingscorrecties aan te brengen. Voor geblesseerde atleten of andere fysiotherapiepatiënten, dergelijke monitoring kan artsen helpen de effectiviteit van medische en fysieke behandelingen te beoordelen.

Om effectief te zijn voor een breed scala aan dragers, monitoren moeten draagbaar zijn, comfortabel, en in staat om subtiele bewegingen waar te nemen om een ​​hoge mate van precisie te bereiken.

"Zonder een slimme sensor, langdurige monitoring zou onpraktisch zijn in een coaching of therapie, " zei Qijia Shao, een doctoraat student aan Dartmouth die aan de studie werkte. "Deze technologie elimineert de noodzaak voor 24-uurs professionele observatie."

Hoewel er al bewakingstechnologieën voor lichaamsgewrichten bestaan, ze kunnen zware instrumentatie van de omgeving of stijve sensoren vereisen. Andere e-textielmonitoren vereisen ingebouwde elektronica, sommige bereiken alleen resultaten met een lage resolutie.

Het team van Dartmouth concentreerde zich op het verhogen van de waarnemingscapaciteit en betrouwbaarheid, terwijl u goedkope, kant-en-klare stoffen zonder extra elektrische sensoren. De minimalistische benadering was gericht op stoffen in het bereik van $ 50.

"Voor minder dan de prijs van sommige sweatshirts, artsen en coaches kunnen toegang hebben tot een smart-fabric detectiesysteem dat hen kan helpen de atletische prestaties of kwaliteit van leven te verbeteren, ' zei Shao.

Om de draagbare monitor te ontwerpen, het team gebruikte een stof gemaakt van nylon, elastische vezels en garens geplateerd met een dunne zilverlaag voor geleidbaarheid. Prototypes werden op maat gemaakt in twee maten en uitgerust met een microcontroller die gemakkelijk kan worden losgemaakt om gegevens over de stofweerstand te ontvangen. De microcontroller kan in de toekomst verder worden geminiaturiseerd om in een knop te passen.

Het systeem vertrouwt op de rekbare stoffen om huidvervorming te voelen en drukstoffen om de druk te voelen tijdens gewrichtsbewegingen. Op basis van deze informatie, het bepaalt de gewrichtsrotatiehoek door veranderingen in weerstand. Wanneer een gewricht is omwikkeld met de geleidende stof, kan het gewrichtsbeweging waarnemen.

In een test met tien deelnemers het prototype behaalde een zeer lage mediane fout van 9,69º bij het reconstrueren van ellebooggewrichtshoeken. Dit precisieniveau zou nuttig zijn voor revalidatietoepassingen die het bereik voor de gewrichtsbeweging van de patiënt beperken. De stof kreeg ook hoge cijfers van testers voor comfort, bewegingsvrijheid en gebruiksgemak.

Experimenten toonden ook aan dat de stof volledig wasbaar is met slechts een kleine achteruitgang in effectiviteit.

"Testers zagen dit zelfs voor gebruik bij activiteiten met een hoog bewegingsbereik, zoals yoga of gymnastiek. Alle deelnemers zeiden bereid te zijn een dergelijk systeem aan te schaffen voor het relatief goedkope prijskaartje, " zei Zhou, die mede-directeur is van Dartmouth's DartNets Lab.

Terwijl het prototype alleen op maat was gemaakt voor het ellebooggewricht, het toont het potentieel aan voor het bewaken van de knie, schouder- en andere belangrijke gewrichten bij sporters en fysiotherapiepatiënten. Toekomstige modellen zullen ook worden gesneden voor een betere pasvorm om het kreuken van de stof te verminderen, wat van invloed kan zijn op de waarnemingsprestaties. Het team zal ook de impact van zweet op de waarnemingsprestaties meten.