Rilevare l'esaurimento da esercizio con l'abbigliamento sportivo intelligente

Riepilogo: Un nuovo sensore tessile misura con precisione i movimenti del corpo senza la necessità di componenti elettronici. Il sensore, che può essere aggiunto all'abbigliamento da allenamento, può prevedere in tempo reale quanto ti senti stanco durante l'esercizio.

Fonte:Politecnico federale di Zurigo

L'esaurimento ci rende più inclini agli infortuni quando facciamo esercizio o eseguiamo attività fisiche.

Un gruppo di ricercatori dell’ETH di Zurigo guidati dal professor Carlo Menon, direttore del Laboratorio di tecnologia biomedica e mobile per la salute, ha ora sviluppato un sensore tessile che produce misurazioni in tempo reale di quanto si stanca una persona durante lo sforzo fisico.

Per testare il loro nuovo sensore, lo hanno integrato in un paio di leggings sportivi. Semplicemente guardando il proprio smartphone, i tester hanno potuto vedere quando avevano raggiunto il limite e se era il caso di prendersi una pausa.

Questa invenzione, per la quale l'ETH di Zurigo ha depositato un brevetto, potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di abbigliamento intelligente: molti dei prodotti attualmente sul mercato sono dotati di componenti elettronici come sensori, batterie o chip adattati. Oltre a far salire i prezzi, ciò rende questi articoli difficili da produrre e mantenere.

Il sensore estensibile dei ricercatori dell'ETH può invece essere integrato direttamente nelle fibre del materiale di indumenti sportivi o da lavoro elasticizzati e attillati. Ciò rende la produzione su larga scala più semplice ed economica.

Menon evidenzia un altro vantaggio: "Poiché il sensore si trova così vicino al corpo, possiamo catturare i movimenti del corpo in modo molto preciso senza che chi lo indossa nemmeno se ne accorga."

Quando le persone si stancano, si muovono in modo diverso e la corsa non fa eccezione: i passi si accorciano e diventano meno regolari. Con il loro nuovo sensore, realizzato con un tipo speciale di filato, i ricercatori dell'ETH possono misurare questo effetto.

Tutto merito della struttura del filato: la fibra interna è costituita da una gomma conduttiva ed elastica. I ricercatori hanno avvolto un filo rigido, rivestito da un sottile strato di plastica, a spirale attorno a questa fibra interna.

"Queste due fibre agiscono come elettrodi e creano un campo elettrico. Insieme, formano un condensatore che può trattenere una carica elettrica", afferma Tyler Cuthbert, un postdoc del gruppo di Menon, che è stato determinante nella ricerca e nello sviluppo che hanno portato all'invenzione .

Cucire questo filato nella sezione della coscia di un paio di leggings elasticizzati da corsa significa che si allungherà e si allenterà ad un certo ritmo mentre chi lo indossa corre. Ogni movimento altera la distanza tra le due fibre e quindi anche il campo elettrico e la carica del condensatore.

In circostanze normali, queste fluttuazioni di carica sarebbero troppo piccole per aiutare a misurare i movimenti del corpo. Tuttavia, le proprietà di questo filato sono tutt'altro che normali.

"A differenza della maggior parte degli altri materiali, il nostro in realtà diventa più spesso quando viene allungato", afferma Cuthbert.

Di conseguenza il filato è notevolmente più sensibile ai movimenti minimi. Allungandolo anche leggermente si producono fluttuazioni distintamente misurabili nella carica del sensore. Ciò rende possibile misurare e analizzare anche i cambiamenti più sottili nella forma della corsa.

Ma come può essere utilizzato per determinare il livello di esaurimento di una persona? In una ricerca precedente, Cuthbert e Menon hanno osservato una serie di tester che correvano indossando leggings sportivi dotati di un sensore simile. Hanno registrato come cambiavano i segnali elettrici man mano che i corridori diventavano sempre più stanchi.

Il passo successivo è stato quello di trasformare questo modello in un modello in grado di prevedere l'esaurimento dei corridori, che ora può essere utilizzato per il loro nuovo sensore tessile. Ma garantire che il modello possa fare previsioni accurate al di fuori del laboratorio richiederà molti test aggiuntivi e una grande quantità di dati sui modelli di andatura.

Per consentire al sensore tessile di inviare segnali elettrici in modalità wireless a uno smartphone, i ricercatori lo hanno dotato di un'antenna ad anello realizzata in filo conduttore, anch'essa cucita direttamente sui leggings.