211service.com
Toekomstige wearables: intelligente leggings meten spiervermoeidheid bij hardlopers
Draagbare apparaten veranderen de manier waarop mensen over hun leven en levensstijl denken. Slimme horloges veranderen de manier waarop we met elkaar omgaan, activity trackers veranderen hoe we sporten en draagbare camera's veranderen de aard van het geheugen.
Dus wat kunnen we verwachten van de volgende generatie draagbare elektronische apparaten?
Vandaag krijgen we een soort antwoord dankzij het werk van Roger Ribas Manero en vrienden van King's College London. Ze hebben een draagbaar apparaat ontwikkeld dat spiervermoeidheid meet tijdens activiteiten zoals hardlopen, de eerste keer dat dit mogelijk was buiten het lab.
Spiervermoeidheid is om een aantal redenen altijd moeilijk te meten geweest. Om te beginnen is de meest gevoelige methode het inbrengen van een dunne draad in de spier om de elektrische stimulatie van de zenuwen te meten en de kracht te bepalen die de spier kan uitoefenen. Naarmate de spier vermoeid raakt, neemt deze kracht af, evenals het elektrische signaal.
Er is een andere, meer flexibele benadering. Dit is om elektroden op het huidoppervlak te gebruiken om de elektrische activiteit van de onderliggende zenuwen te controleren. Het probleem met deze methode is dat de elektroden zorgvuldig moeten worden geplaatst en dat is moeilijk voor mensen die niet medisch zijn opgeleid.
Maar geen van beide technieken is ideaal voor het meten van spiervermoeidheid in gewone omstandigheden, omdat deze apparaten tienduizenden dollars kunnen kosten en in ieder geval niet buiten het laboratorium kunnen worden gebruikt.
Nu hebben Ribas Manero en co een aanzienlijk goedkoper en flexibeler alternatief ontwikkeld. Hun idee is om een gewoon paar hardlopersleggings te borduren met elektroden en circuits die worden aangesloten op een draagbare Arduino-microprocessor. Deze verzamelt en analyseert vervolgens de elektrische stimulatiegegevens.
Dit circuit is dubbel gestikt in een zigzagpatroon om uitrekken mogelijk te maken. En het hele apparaat wordt gevoed door een oplaadbare batterij van 7,5 volt.
Dit heeft een belangrijk voordeel voor niet-ervaren gebruikers. Het geborduurde circuitpatroon zorgt ervoor dat de legging de elektroden automatisch op de juiste anatomische locaties positioneert wanneer ze worden gedragen. De gebruiker heeft dus geen medische ervaring nodig om ze te positioneren. En de schakeling is relatief goedkoop en gemakkelijk te produceren.
Het team heeft de legging op de proef gesteld door twee hardlopers te vragen ze te dragen tijdens het joggen over routes van vijf kilometer over drie verschillende oppervlakken: een asfaltbaan, een atletiekbaan en een zandbaan. De legging registreerde overal de spieractiviteit.
De resultaten zorgen voor interessante lectuur. De gegevens laten duidelijk zien hoe de beenspieren van de hardloper harder beginnen te werken, snel vermoeid raken na een minuut of twee en dan hun tweede wind krijgen voordat ze weer moe worden. Deze vermoeiing treedt echter snel op op zand, minder snel op asfalt en het minst snel op een atletiekbaan.
Dat is te verwachten, omdat de instabiliteit van zand het moeilijker maakt om op te rennen. Maar dit is de eerste keer dat een dergelijk experiment buiten is gedaan. En het heeft de potentie om de manier waarop atleten hun manier van hardlopen analyseren te veranderen.
Elke hardloper hoopt te kunnen strijden zonder blessures, maar spiervermoeidheid maakt dit veel waarschijnlijker. Dus een manier om vermoeidheid in realtime te meten en aan het licht te brengen, kan een grote impact hebben op trainingsmethoden en hardlooptechnieken. [De gegevens] suggereren dat hardlopen op zand de kans op RRI's vergroot in vergelijking met het asfalt en de atletiekbaan, zeggen Ribas Manero en zijn bedrijf.
Bovendien zou een beter begrip van hoe spieren kracht uitoefenen kunnen helpen bij het ontwerpen van betere biomechanische prothesen en bij het begrijpen van de vermogensbehoefte van tweevoetige robots.
En het zou een nieuw tijdperk van draagbare technologieën kunnen inluiden die niet alleen het aantal stappen dat een persoon zet, maar ook de spieren die daarbij worden uitgeoefend en hoe moe ze worden, in de gaten houden. Dat is de reden waarom intelligente leggings de volgende grote draagbare technologie kunnen zijn.
Referentie: arxiv.org/abs/1602.04841 : Draagbaar, geborduurd apparaat voor het detecteren van spieractiviteit voor het menselijke bovenbeen