Научная группа по компьютерным технологиям Дартмутского колледжа разработала «умную» ткань, способную помочь спортсменам и пациентам, проходящим физиотерапевтическое лечение, удерживать конечности под правильным углом, чтобы обеспечить оптимальную отдачу, снижение травматизма и ускоренное восстановления.
Чувствительная ткань, о которой идёт речь — это гибкий материал, воспринимающий движение суставов. Он лёгкий, недорогой, простой в уходе и удобный, что делает его идеальным для спортсменов, занимающихся любыми видами спорта или для пациентов, проходящих восстановительное лечение после травм.
Постоянное наблюдение за движениями суставов является важнейшей частью выполнения физических упражнений и физиотерапии. Продолжительный анализ движений суставов спортсменов, результаты которых зависят от правильного положения рук, например, бейсбольных питчеров и теннисистов, может помочь тренерам разработать более правильную технику. Для спортсменов и пациентов, проходящих восстановительное лечение после травм, такое наблюдение может дать информацию для оценки эффективности выбранной терапии.
Для того, чтобы обеспечить эффективность применения для широкого круга потенциальных пользователей, датчики движения должны быть лёгкими, удобными и восприимчивыми к мельчайшим движениям.
Существующие на сегодня технологии мониторинга подвижности суставов требуют использования громоздкой аппаратуры и неудобных массивных датчиков. Электронные ткани оснащаются вшитой электроникой, как правило, с низкой разрешающей способностью.
Разработчики Дартмутского колледжа сосредоточились на повышении чувствительности и надёжности при использовании недорогих готовых материалов без применения внешних электронных сенсоров. За основу взят ценовой порог в 50 долларов, что позволит врачам и тренерам получить в своё распоряжение чувствительную «умную» ткань по приемлемой цене.
При создании носимого монитора подвижности суставов команда разработчиков использовала ткань, состоящую из нейлона, эластичных волокон и нитей, покрытых тонкой электропроводящей плёнкой из серебра. Прототипы были изготовлены в двух размерах и оснащены отдельным микроконтроллером, к которому поступают данные о сопротивлении ткани. В будущем микроконтроллер может быть уменьшен настолько, чтобы помещаться внутри пуговицы.
Работа системы основана на растяжимых тканях, воспринимающих деформацию кожи и давление при работе суставов. Обрабатывая полученную информацию, контроллер определяет угол сгиба сустава по изменению сопротивления. Ткань, обхватывающая сустав, способна воспринимать его движения.
Проходя тест на десяти участниках, прототип продемонстрировал очень низкое значение медианной погрешности в 9,69 градуса при определении угла локтевого сустава. Такой уровень точности может быть весьма полезен в программах реабилитации, ограничивающих подвижность суставов пациентов. Испытатели высоко оценили комфортабельность, эластичность и простоту использования материала.
Экспериментально подтверждена устойчивость ткани к стирке, правда, при незначительной потере эффективности.