Ett datavetenskapligt forskarlag vid Dartmouth College har tagit fram ett smart tyg som kan hjälpa idrottare och sjukgymnastikpatienter att korrigera armvinklar för att optimera prestanda, minska skador och påskynda återhämtningen.

Det föreslagna tygavkänningssystemet är ett flexibelt, rörelsefångande textil som övervakar ledrotation. Den bärbara är lätt, låg kostnad, tvättbar och bekväm, vilket gör den idealisk för deltagare på alla nivåer av sport eller patienter som återhämtar sig från skador.

Studien, publicerad i Proceedings of the ACM on Interactive, Mobil, Bärbara och allestädes närvarande teknologier, kommer att presenteras senare i år på UbiComp 2019-konferensen i London i september.

"Vi bär tyger hela tiden, så de ger det perfekta mediet för kontinuerlig avkänning, sa Xia Zhou, en docent i datavetenskap vid Dartmouth. "Denna studie visar den höga nivån av prestanda och precision som kan uppnås genom grundläggande, hylla tyger."

Noggrann övervakning av ledrörelser är avgörande för prestationscoachning och sjukgymnastik. För idrottare där armvinkel är viktig – alla från baseballpitchers till tennisspelare – kan långvarig avkänning hjälpa instruktörer att analysera rörelser och ge coachande korrigeringar. För skadade idrottare, eller andra sjukgymnastikpatienter, sådan övervakning kan hjälpa läkare att bedöma effektiviteten av medicinska och fysiska behandlingar.

För att vara effektiv för ett brett spektrum av bärare, bildskärmar måste vara bärbara, bekväm, och kan känna av subtila rörelser för att uppnå en hög precision.

"Utan en smart sensor, långtidsövervakning skulle vara opraktisk i en coachning eller terapi, sa Qijia Shao, en Ph.D. student vid Dartmouth som arbetade med studien. "Denna teknik eliminerar behovet av professionell observation dygnet runt."

Även om teknik för kroppsledövervakning redan finns, de kan kräva tung instrumentering av miljön eller stela sensorer. Andra e-textilmonitorer kräver inbyggd elektronik, vissa uppnår endast lågupplösta resultat.

Dartmouth-teamet fokuserade på att höja avkänningsförmågan och tillförlitligheten, när du använder lågkostnad, hylla tyger utan extra elektriska sensorer. Den minimalistiska strategin fokuserade på tyger i intervallet $50.

"För mindre än priset för vissa tröjor, läkare och tränare kan ha tillgång till ett avkänningssystem av smart tyg som kan hjälpa dem att förbättra atletisk prestation eller livskvalitet, " sa Shao.

För att designa den bärbara skärmen, laget använde ett tyg tillverkat av nylon, elastisk fiber och garn pläterade med ett tunt silverskikt för ledningsförmåga. Prototyper skräddarsyddes i två storlekar och försågs med en mikrokontroller som enkelt kan tas bort för att ta emot data om tygresistans. Mikrokontrollern kan miniatyriseras ytterligare i framtiden för att passa in i en knapp.

Systemet förlitar sig på de töjbara tygerna för att känna av huddeformation och trycktyger för att känna av trycket under ledrörelser. Baserat på denna information, den bestämmer ledens rotationsvinkel genom förändringar i motstånd. När en fog är lindad med det ledande tyget kan den känna av fogrörelse.

I ett test med tio deltagare, prototypen uppnådde ett mycket lågt medianfel på 9,69º vid rekonstruktion av armbågsledsvinklar. Denna precisionsnivå skulle vara användbar för rehabiliteringsapplikationer som begränsar räckvidden för patientens ledrörelser. Tyget fick också höga betyg från testare för komfort, flexibilitet i rörelse och användarvänlighet.

Experiment visade också att tyget var helt tvättbart med endast en liten mängd försämrad effektivitet.

"Testarna såg till och med detta för användning i aktiviteter med stora rörelseomfång, som yoga eller gymnastik. Alla deltagare sa att de skulle vara villiga att köpa ett sådant system för den relativt billiga prislappen, sa Zhou, som är medregissör på Dartmouths DartNets Lab.

Medan prototypen bara var skräddarsydd för armbågsleden, det visar potentialen för att övervaka knät, axel och andra viktiga leder hos idrottare och sjukgymnastikpatienter. Framtida modeller kommer också att skäras till för bättre passform för att minska tygets skrynklighet, vilket kan påverka avkänningsprestandan. Teamet kommer också att mäta för effekten av svett på avkänningsprestandan.