Uma equipe de pesquisa em ciência da computação do Dartmouth College produziu um tecido inteligente que pode ajudar atletas e pacientes de fisioterapia a corrigir os ângulos dos braços para otimizar o desempenho. reduzir lesões e acelerar a recuperação.

O sistema de detecção de tecido proposto é flexível, tecido de captura de movimento que monitora a rotação das articulações. O wearable é leve, baixo custo, lavável e confortável, tornando-o ideal para participantes de todos os níveis de esporte ou pacientes se recuperando de lesões.

O estudo, publicado em Proceedings of the ACM on Interactive, Móvel, Tecnologias vestíveis e onipresentes, será apresentado ainda este ano na conferência UbiComp 2019 em Londres em setembro.

“Usamos tecidos o tempo todo, portanto, eles fornecem o meio perfeito para detecção contínua, "disse Xia Zhou, professor associado de ciência da computação em Dartmouth. “Este estudo demonstra o alto nível de desempenho e precisão que pode ser adquirido por meio de tecidos prontos para uso ".

O monitoramento preciso do movimento articular é fundamental para o treinamento de desempenho e a fisioterapia. Para atletas onde o ângulo do braço é importante - desde arremessadores de beisebol a jogadores de tênis - a detecção de longo prazo pode ajudar os instrutores a analisar o movimento e fornecer correções de treinamento. Para atletas lesionados, ou outros pacientes de fisioterapia, esse monitoramento pode ajudar os médicos a avaliar a eficácia dos tratamentos médicos e físicos.

Para ser eficaz para uma ampla gama de usuários, os monitores precisam ser portáteis, confortável, e capaz de detectar movimentos sutis para atingir um alto nível de precisão.

"Sem um sensor inteligente, o monitoramento de longo prazo seria impraticável em um coaching ou terapia, "disse Qijia Shao, um Ph.D. estudante em Dartmouth que trabalhou no estudo. "Esta tecnologia elimina a necessidade de observação profissional ininterrupta."

Embora já existam tecnologias de monitoramento de articulações corporais, eles podem exigir instrumentação pesada do ambiente ou sensores rígidos. Outros monitores de e-têxteis requerem eletrônicos incorporados, alguns alcançam apenas resultados de baixa resolução.

A equipe de Dartmouth se concentrou em aumentar a capacidade de detecção e confiabilidade, enquanto usa baixo custo, tecidos prontos para uso sem sensores elétricos extras. A abordagem minimalista focou em tecidos na faixa de US $ 50.

"Por menos do que o preço de algumas camisolas, médicos e treinadores podem ter acesso a um sistema de detecção de tecido inteligente que pode ajudá-los a melhorar o desempenho atlético ou a qualidade de vida, "disse Shao.

Para projetar o monitor vestível, a equipe usou um tecido feito de náilon, fibra elástica e fios revestidos com uma fina camada de prata para condutividade. Os protótipos foram adaptados em dois tamanhos e equipados com um microcontrolador que pode ser facilmente destacado para receber dados sobre a resistência do tecido. O microcontrolador pode ser miniaturizado no futuro para caber dentro de um botão.

O sistema depende de tecidos elásticos para detectar a deformação da pele e tecidos de pressão para detectar a pressão durante o movimento das articulações. Com base nessas informações, determina o ângulo de rotação da articulação por meio de mudanças na resistência. Quando uma junta é envolvida com o tecido condutor, ela pode sentir o movimento da junta.

Em um teste com dez participantes, o protótipo obteve um erro mediano muito baixo de 9,69º na reconstrução dos ângulos da articulação do cotovelo. Este nível de precisão seria útil para aplicações de reabilitação que limitam a amplitude de movimento articular do paciente. O tecido também recebeu notas altas dos testadores quanto ao conforto, flexibilidade de movimento e facilidade de uso.

As experiências também mostraram que o tecido era totalmente lavável, com apenas uma pequena deterioração da eficácia.

"Os testadores até viram isso para uso em atividades com grandes variações de movimento, como ioga ou ginástica. Todos os participantes disseram que estariam dispostos a comprar esse sistema por um preço relativamente barato, "disse Zhou, que co-dirige o DartNets Lab de Dartmouth.

Embora o protótipo tenha sido adaptado apenas para a articulação do cotovelo, demonstra o potencial para monitorar o joelho, ombro e outras articulações importantes em atletas e pacientes de fisioterapia. Os modelos futuros também serão cortados para um melhor ajuste e reduzir o enrugamento do tecido, que pode afetar o desempenho do sensor. A equipe também medirá o impacto do suor no desempenho de detecção.