Detectando a exaustão do exercício com roupas esportivas inteligentes

Resumo: Um novo sensor têxtil mede com precisão os movimentos do corpo sem a necessidade de componentes eletrônicos. O sensor, que pode ser adicionado à roupa de treino, pode prever em tempo real o quanto você fica exausto durante o exercício.

Fonte:ETH Zurique

A exaustão nos torna mais propensos a lesões quando estamos nos exercitando ou realizando tarefas físicas.

Um grupo de pesquisadores da ETH Zurich liderados pelo professor Carlo Menon, chefe do laboratório de tecnologia biomédica e móvel em saúde, desenvolveu um sensor têxtil que produz medições em tempo real de quão exausto uma pessoa fica durante o esforço físico.

Para testar seu novo sensor, eles o integraram a um par de leggings atléticas. Simplesmente olhando para o smartphone, os testadores puderam ver quando estavam atingindo o limite e se deveriam fazer uma pausa.

Esta invenção, para a qual a ETH Zurich registrou uma patente, pode abrir caminho para uma nova geração de roupas inteligentes: muitos dos produtos atualmente no mercado têm componentes eletrônicos como sensores, baterias ou chips adaptados a eles. Além de aumentar os preços, isso dificulta a fabricação e a manutenção desses artigos.

Por outro lado, o sensor extensível dos pesquisadores do ETH pode ser integrado diretamente nas fibras materiais de roupas esportivas ou roupas de trabalho elásticas e justas. Isso torna a produção em larga escala mais fácil e barata.

Menon destaca outro benefício: "Como o sensor está localizado tão próximo ao corpo, podemos capturar os movimentos do corpo com muita precisão, sem que o usuário perceba."

Quando as pessoas se cansam, elas se movem de maneira diferente – e a corrida não é exceção: os passos ficam mais curtos e menos regulares. Usando seu novo sensor, feito de um tipo especial de fio, os pesquisadores do ETH podem medir esse efeito.

Tudo graças à estrutura do fio: a fibra interna é feita de uma borracha condutora e elástica. Os pesquisadores envolveram um fio rígido, revestido por uma fina camada de plástico, em uma espiral ao redor dessa fibra interna.

"Essas duas fibras agem como eletrodos e criam um campo elétrico. Juntas, elas formam um capacitor que pode conter uma carga elétrica", diz Tyler Cuthbert, pós-doutorando do grupo de Menon, que foi fundamental na pesquisa e desenvolvimento que levou à invenção. .

Costurar este fio na seção da coxa de um par de leggings elásticas significa que ele se esticará e afrouxará em um determinado ritmo conforme o usuário corre. Cada movimento altera o espaço entre as duas fibras e, portanto, também o campo elétrico e a carga do capacitor.

Em circunstâncias normais, essas flutuações de carga seriam muito pequenas para ajudar a medir os movimentos do corpo. No entanto, as propriedades deste fio são tudo menos normais.

"Ao contrário da maioria dos outros materiais, o nosso na verdade fica mais grosso quando esticado", diz Cuthbert.

Como resultado, o fio é consideravelmente mais sensível a movimentos mínimos. Esticá-lo um pouco produz flutuações distintamente mensuráveis ​​na carga do sensor. Isso torna possível medir e analisar até mesmo mudanças sutis na forma de correr.

Mas como isso pode ser usado para determinar o nível de exaustão de uma pessoa? Em pesquisas anteriores, Cuthbert e Menon observaram uma série de testadores, que correram usando leggings esportivas equipadas com um sensor semelhante. Eles registraram como os sinais elétricos mudavam à medida que os corredores ficavam cada vez mais cansados.

O próximo passo foi transformar esse padrão em um modelo capaz de prever a exaustão dos corredores, que agora pode ser usado em seu novo sensor têxtil. Mas garantir que o modelo possa fazer previsões precisas fora do laboratório exigirá muitos testes adicionais e muitos dados de padrão de marcha.

Para permitir que o sensor têxtil envie sinais elétricos sem fio para um smartphone, os pesquisadores o equiparam com uma antena de loop feita de fio condutor, que também foi costurado diretamente nas perneiras.