스마트 스포츠웨어로 운동 피로도 감지

요약: 새로운 직물 센서는 전자 부품 없이도 신체 움직임을 정확하게 측정합니다. 운동복에 장착할 수 있는 센서는 운동 중 얼마나 지치는지 실시간으로 예측할 수 있다.

원천:ETH 취리히

피로는 우리가 운동을 하거나 신체 활동을 수행할 때 부상을 당하기 더 쉽게 만듭니다.

생의학 및 모바일 건강 기술 연구소 소장인 카를로 메논(Carlo Menon) 교수가 이끄는 ETH 취리히 연구원 그룹은 이제 신체 활동 중에 사람이 얼마나 지쳤는지를 실시간으로 측정하는 직물 센서를 개발했습니다.

새로운 센서를 테스트하기 위해 그들은 이를 운동용 레깅스에 통합했습니다. 테스터는 스마트폰을 보기만 해도 자신이 언제 한계에 도달했는지, 휴식을 취해야 하는지 확인할 수 있었습니다.

ETH Zurich가 특허를 제출한 이 발명은 차세대 스마트 의류의 길을 열 수 있습니다. 현재 시장에 나와 있는 많은 제품에는 센서, 배터리 또는 칩과 같은 전자 부품이 개조되어 있습니다. 이로 인해 가격이 상승할 뿐만 아니라 이러한 물품의 제조 및 유지 관리도 어려워집니다.

대조적으로, ETH 연구진의 신축성 센서는 신축성이 있고 몸에 꼭 맞는 운동복이나 작업복의 소재 섬유에 직접 통합될 수 있다. 이로 인해 대규모 생산이 더 쉽고 저렴해졌습니다.

Menon은 또 다른 이점을 강조합니다. "센서가 신체에 매우 가까이 위치하기 때문에 착용자가 눈치채지 못하는 사이에 신체 움직임을 매우 정확하게 포착할 수 있습니다."

사람들이 피곤해지면 다르게 움직입니다. 달리기도 예외는 아닙니다. 보폭이 짧아지고 덜 규칙적이 됩니다. 특별한 유형의 원사로 만들어진 새로운 센서를 사용하여 ETH 연구원들은 이 효과를 측정할 수 있습니다.

이는 모두 실의 구조 덕분입니다. 내부 섬유는 전도성이 있고 탄력 있는 고무로 만들어졌습니다. 연구원들은 얇은 플라스틱 층으로 덮인 단단한 와이어를 이 내부 섬유 주위에 나선형으로 감았습니다.

"이 두 섬유는 전극 역할을 하며 전기장을 생성합니다. 함께 전하를 보유할 수 있는 축전기를 형성합니다."라고 Menon 그룹의 박사후 연구원이자 본 발명을 이끈 연구 개발에 중요한 역할을 한 Tyler Cuthbert가 말했습니다. .

이 실을 신축성 있는 런닝 레깅스의 허벅지 부분에 꿰매면 착용자가 달릴 때 특정 리듬에 따라 늘어나고 느슨해집니다. 각 움직임은 두 섬유 사이의 간격을 변경하고 그에 따라 전기장과 커패시터의 전하도 변경합니다.

정상적인 상황에서 이러한 전하 변동은 신체의 움직임을 측정하는 데 도움이 되기에는 너무 작습니다. 그러나 이 실의 특성은 결코 정상적이지 않습니다.

Cuthbert는 "대부분의 다른 재료와 달리 실제로 늘어나면 두꺼워집니다"라고 말합니다.

결과적으로 실은 최소한의 움직임에도 훨씬 더 민감합니다. 조금만 늘려도 센서의 전하량이 뚜렷하게 측정 가능한 변동이 발생합니다. 이를 통해 달리기 자세의 미묘한 변화까지 측정하고 분석할 수 있습니다.

그러나 이것이 사람의 피로 수준을 결정하는 데 어떻게 사용될 수 있습니까? 이전 연구에서 Cuthbert와 Menon은 유사한 센서가 장착된 운동용 레깅스를 입고 달리는 일련의 테스터를 관찰했습니다. 그들은 주자가 점점 더 피곤해짐에 따라 전기 신호가 어떻게 변하는지 기록했습니다.

다음 단계는 이 패턴을 새로운 섬유 센서에 사용할 수 있는 주자의 피로를 예측할 수 있는 모델로 바꾸는 것이었습니다. 그러나 모델이 실험실 외부에서 정확한 예측을 할 수 있는지 확인하려면 많은 추가 테스트와 대량의 보행 패턴 데이터가 필요합니다.

연구진은 섬유 센서가 스마트폰에 무선으로 전기 신호를 보낼 수 있도록 전도성 실로 만든 루프 안테나를 장착했으며, 이 안테나도 레깅스에 직접 꿰매었습니다.