Умная ткань с искусственным интеллектом не только корректирует осанку, но и легко растягивается, является эластичной, моющейся и дышащей, ее удобно носить в течение длительного времени.
Важным элементом здоровья является осанка. Боль и дискомфорт могут быть вызваны длительной плохой осанкой, такой как сутулость или наклон на одну сторону. Кроме того, она увеличивает вероятность сердечно-сосудистых заболеваний, проблем со зрением, инсультов и заболеваний опорно-двигательного аппарата. Чтобы избежать этих проблем и улучшить здоровье учащихся и ведущих малоподвижный образ жизни, необходимы решения, помогающие исправить осанку. Недостатки доступных технологий мониторинга препятствуют их широкому внедрению. Исследователи создали удобную, долговечную ткань с автономным питанием, которую можно комбинировать с датчиками, чтобы помочь исправить осанку в режиме реального времени для решения этой проблемы.
Трибоэлектрические наногенераторы (TENG), которые используют движение для сбора энергии, необходимой для питания датчиков контроля осанки, использовались для создания ткани с автономным питанием. Интегрированный алгоритм машинного обучения анализирует информацию, собранную датчиками, и может обеспечить немедленную обратную связь, информируя пользователя, когда ему нужно изменить свою позу.
Технология была описана в статье в Nano Research.
«Люди часто сидят в различных неправильных позах в своей повседневной жизни, что приводит к боли и дискомфорту», сказал автор статьи, научный сотрудник Пекинского института наноэнергетики и наносистем Китайской академии наук Кай Донг. «Эту «сидячую болезнь» можно было бы облегчить, если бы люди могли наблюдать за своей сидячей позой в режиме реального времени, надевая одежду определенного типа, изготовленную из умных тканей. С разработанным нами жилетом для наблюдения за положением сидя с автономным питанием пользователи могут наблюдать за изменением своей позы на экране и вносить необходимые коррективы».
Необычная ткань изготавливается путем связывания нейлонового волокна и проводящего волокна. Волокна ткани растягиваются и сжимаются при движении пользователя. Постоянное движение и контакт двух волокон генерируют электричество, явление, известное как контактная электризация.
Ткань легко растягивается, прочная, моющаяся и дышащая, ее можно удобно носить в течение длительного времени. Это делает его идеальным для длительного мониторинга осанки. По словам автора статьи, заведующего кафедрой Hightower Школы материаловедения и инженерии и профессора Технологического института Джорджии в США Чжун Линь Вана, такие факторы, как долговечность и комфорт, важны для того, как люди используют умный текстиль.
«Гибкость, растяжимость и способность сгибаться – все это влияет на удобство носимых датчиков», сказал профессор Ван. «Но эти факторы также влияют на то, насколько хорошо работает ткань. Ткань обладает хорошей растяжимостью благодаря своей трикотажной структуре, что также увеличивает ее производительность и создает более высокое напряжение».
Помимо комфорта ткани, еще одним важным аспектом является надежность контроля осанки. Датчики вшиты непосредственно в ткань вдоль шейного, грудного и поясничного отделов позвоночника. Они помогают собирать данные о наиболее распространенных сутулых позициях, таких как поза горбатого человека. Данные, собранные датчиками, затем интерпретируются алгоритмом машинного обучения, который обрабатывает информацию о том, как сидит пользователь, классифицирует его положение сидя и отслеживает, как он корректирует свою осанку при появлении запроса. Эта система способна точно распознавать положение пользователя в 96,6% случаев.
Исследователи надеются, что благодаря такому сочетанию удобства ношения и точности этот жилет для мониторинга с автономным питанием поможет студентам и людям с сидячей работой избежать боли, дискомфорта и долгосрочных проблем со здоровьем. «Мы считаем, что жилет для мониторинга с автономным питанием на основе TENG предлагает надежное медицинское решение для долгосрочного неинвазивного мониторинга», сказал профессор Донг. «Это также расширяет область применения носимой электроники на основе трибоэлектриков».
Исследование финансировалось Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая, Национальным фондом естественных наук Китая, Фондом естественных наук муниципалитета Пекина и фондами фундаментальных исследований центральных университетов.
