Un team di ricerca in informatica presso il Dartmouth College ha prodotto un tessuto intelligente che può aiutare gli atleti e i pazienti in terapia fisica a correggere gli angoli del braccio per ottimizzare le prestazioni, ridurre le lesioni e accelerare il recupero.

Il sistema di rilevamento del tessuto proposto è un flessibile, tessuto motion-capture che monitora la rotazione articolare. L'indossabile è leggero, basso costo, lavabile e confortevole, rendendolo ideale per i partecipanti di tutti i livelli di sport o pazienti in convalescenza da infortuni.

Lo studio, pubblicato in Atti dell'ACM su Interactive, Mobile, Tecnologie indossabili e onnipresenti, sarà presentato entro la fine dell'anno alla conferenza UbiComp 2019 a Londra a settembre.

"Indossiamo tessuti tutto il tempo, quindi forniscono il mezzo perfetto per il rilevamento continuo, " ha detto Xia Zhou, professore associato di informatica a Dartmouth. "Questo studio dimostra l'alto livello di prestazioni e precisione che può essere acquisito attraverso le tecniche di base, tessuti di serie".

Il monitoraggio accurato del movimento articolare è fondamentale per il coaching delle prestazioni e la terapia fisica. Per gli atleti in cui l'angolo del braccio è importante, dai lanciatori di baseball ai giocatori di tennis, il rilevamento a lungo termine può aiutare gli istruttori ad analizzare il movimento e fornire correzioni di coaching. Per gli atleti infortunati, o altri pazienti in terapia fisica, tale monitoraggio può aiutare i medici a valutare l'efficacia dei trattamenti medici e fisici.

Per essere efficace per un'ampia gamma di portatori, i monitor devono essere portatili, confortevole, e in grado di rilevare il movimento sottile per ottenere un alto livello di precisione.

"Senza un sensore intelligente, il monitoraggio a lungo termine sarebbe poco pratico in un coaching o in una terapia, " disse Qijia Shao, un dottorato di ricerca studente a Dartmouth che ha lavorato allo studio. "Questa tecnologia elimina la necessità di un'osservazione professionale 24 ore su 24."

Sebbene esistano già tecnologie di monitoraggio delle articolazioni del corpo, possono richiedere una strumentazione pesante dell'ambiente o sensori rigidi. Altri monitor e-textile richiedono elettronica incorporata, alcuni ottengono solo risultati a bassa risoluzione.

Il team di Dartmouth si è concentrato sull'aumento della capacità di rilevamento e dell'affidabilità, pur utilizzando a basso costo, tessuti standard senza sensori elettrici aggiuntivi. L'approccio minimalista si è concentrato sui tessuti nella gamma da $ 50.

"Per meno del prezzo di alcune felpe, medici e allenatori possono avere accesso a un sistema di rilevamento del tessuto intelligente che potrebbe aiutarli a migliorare le prestazioni atletiche o la qualità della vita, " disse Shao.

Per progettare il monitor indossabile, il team ha utilizzato un tessuto realizzato con nylon, fibra elastica e filati placcati con un sottile strato d'argento per la conduttività. I prototipi sono stati realizzati in due dimensioni e dotati di un microcontrollore che può essere facilmente staccato per ricevere dati sulla resistenza del tessuto. Il microcontrollore può essere ulteriormente miniaturizzato in futuro per essere inserito in un pulsante.

Il sistema si basa sui tessuti elastici per rilevare la deformazione della pelle e sui tessuti a pressione per rilevare la pressione durante il movimento articolare. Sulla base di queste informazioni, determina l'angolo di rotazione articolare attraverso variazioni di resistenza. Quando un'articolazione è avvolta con il tessuto conduttivo, può rilevare il movimento dell'articolazione.

In un test con dieci partecipanti, il prototipo ha ottenuto un errore mediano molto basso di 9,69º nella ricostruzione degli angoli dell'articolazione del gomito. Questo livello di precisione sarebbe utile per applicazioni riabilitative che limitano il raggio di movimento articolare del paziente. Il tessuto ha anche ricevuto voti alti dai tester per il comfort, flessibilità di movimento e facilità d'uso.

Gli esperimenti hanno anche dimostrato che il tessuto è completamente lavabile con solo una piccola quantità di deterioramento dell'efficacia.

"I tester l'hanno visto anche per l'uso in attività con ampie gamme di movimento, come lo yoga o la ginnastica. Tutti i partecipanti hanno affermato che sarebbero stati disposti ad acquistare un sistema del genere per il cartellino del prezzo relativamente economico, " disse Zhou, che co-dirige DartNets Lab di Dartmouth.

Mentre il prototipo è stato realizzato su misura solo per l'articolazione del gomito, dimostra il potenziale per il monitoraggio del ginocchio, spalla e altre articolazioni importanti negli atleti e nei pazienti in terapia fisica. I modelli futuri saranno anche tagliati per una migliore vestibilità per ridurre le pieghe del tessuto che possono influire sulle prestazioni di rilevamento. Il team misurerà anche l'impatto del sudore sulle prestazioni di rilevamento.