Умная одежда может оказаться точнее фитнес-трекеров при контроле здоровья
Носимые устройства давно стали привычной частью повседневной жизни. Фитнес-браслеты, умные часы и медицинские сенсоры фиксируют шаги, пульс, расход калорий, качество сна и другие показатели. Однако исследование специалистов Королевского колледжа Лондона показывает: в ряде случаев более точные данные способна давать не плотно закреплённая электроника, а обычная свободная одежда со встроенными датчиками.
Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, продемонстрировала, что сенсоры, размещённые на ткани, могут предсказывать и регистрировать движения тела примерно на 40% точнее. При этом для обработки результатов им требуется на 80% меньше данных, чем стандартным носимым устройствам.
Почему свободная ткань лучше фиксирует движения
Большинство современных трекеров крепится непосредственно к коже или плотно прилегает к телу. Такой принцип позволяет измерять перемещения и некоторые физиологические параметры, после чего алгоритмы переводят их в привычные пользователю показатели: число шагов, калории, продолжительность сна или интенсивность тренировок.
Исследователи предполагали, что свободно расположенный сенсор будет давать больше помех: ткань может смещаться, складываться и двигаться независимо от тела. Эксперименты показали обратный результат. Оказалось, что движение материала не только не ухудшает качество сигнала, но и помогает его усиливать.
Когда человек поднимает или сгибает руку, рукав реагирует на это движение заметнее, чем небольшой датчик, закреплённый непосредственно на коже. Ткань деформируется, растягивается и меняет положение, благодаря чему сенсор получает более выраженный сигнал даже при незначительной активности.
По словам соавтора исследования, специалиста по инженерным наукам Мэттью Ховарда, такой подход способен изменить само представление о носимой электронике. Вместо устройств, напоминающих медицинское оборудование, можно будет использовать привычные предметы гардероба - пуговицы, значки, элементы рукавов или декоративные детали.
Как проходили испытания
Команда Королевского колледжа проверила сенсоры на разных видах тканей. В экспериментах участвовали люди и роботы, которые воспроизводили различные движения. Полученные показатели сравнили с результатами обычных датчиков, размещённых на ремешках и облегающей одежде.
Тканевые сенсоры быстрее реагировали на изменения положения тела, точнее распознавали движения и требовали меньшего объёма информации для анализа. При этом учёные не обнаружили существенной зависимости от того, в какой части одежды находится датчик или насколько далеко она расположена от участка, соприкасающегося с телом.
Это свойство особенно важно для создания одежды, которую не придётся подгонять под каждого пользователя. Сенсор можно будет встроить в рубашку, куртку или платье без необходимости размещать его строго над определённой частью тела.
Возможности для медицины
Одним из наиболее перспективных направлений применения технологии специалисты называют наблюдение за людьми с двигательными нарушениями. Обычные часы и браслеты могут не замечать слабые, едва уловимые движения, поскольку рассчитаны преимущественно на активность здорового человека.
Свободная ткань способна визуально и механически усиливать такие сигналы. Это может помочь фиксировать тремор, характерный для болезни Паркинсона, небольшие изменения походки, нарушения координации и снижение подвижности конечностей.
Исследовательница Ирене Ди Джулио отмечает, что подобная система позволит регистрировать движения, которые значительно меньше обычной физической активности. Для этого достаточно будет встроить сенсор, например, в пуговицу рубашки.
Технология может оказаться полезной при наблюдении за пациентами дома, в реабилитационных центрах и домах престарелых. Врачи получат возможность анализировать состояние человека в естественной обстановке, а не только во время короткого приёма или тестирования в клинике.
Что это изменит для пользователей
Главное преимущество умной одежды - незаметность. Человеку не придётся постоянно помнить о зарядке браслета, следить за тем, правильно ли закреплены часы, или мириться с ощущением плотного ремешка на коже. Датчик будет частью вещи, которую пользователь и так носит каждый день.
Кроме того, одежда потенциально позволяет разместить сразу несколько сенсоров. Один элемент может отслеживать движения руки, другой - положение корпуса, третий - особенности походки. Совместный анализ таких данных даст более полную картину состояния организма.
Для пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями это особенно важно. Чем проще система в использовании, тем меньше вероятность, что человек забудет надеть устройство или прекратит пользоваться им из-за дискомфорта.
Ограничения технологии
Несмотря на многообещающие результаты, умная одежда пока не готова полностью заменить медицинские приборы и фитнес-трекеры. Необходимо проверить, как сенсоры будут работать после многочисленных стирок, при высокой влажности, перепадах температуры и длительном ежедневном использовании.
Отдельный вопрос связан с интерпретацией информации. Даже самый чувствительный датчик не ставит диагноз самостоятельно. Он может заметить изменение двигательной активности, но окончательно оценить его причины способен только специалист.
Важны и вопросы конфиденциальности. Одежда, которая постоянно собирает данные о движениях и состоянии человека, должна обеспечивать надёжное хранение информации и понятные правила доступа к ней. Пользователь должен знать, какие сведения фиксируются, где они обрабатываются и кому могут передаваться.
Перспективы развития
В будущем сенсоры можно будет объединять с гибкими электронными компонентами, беспроводными модулями и системами искусственного интеллекта. Это позволит не только записывать движения, но и автоматически выявлять опасные изменения: падения, ухудшение координации, усиление тремора или снижение активности.
В спортивной сфере умная одежда поможет анализировать технику движений без громоздких систем наблюдения. Она может применяться в физиотерапии, профессиональной медицине, контроле восстановления после травм и создании адаптивной одежды для людей с ограниченной мобильностью.
Однако широкое распространение технологии будет зависеть от её стоимости, удобства обслуживания и способности работать автономно. Пользователи вряд ли захотят менять одежду чаще из-за встроенной электроники или регулярно отправлять её на обслуживание.
Тем не менее исследование показывает важный сдвиг в развитии носимых устройств. Будущее мониторинга здоровья может быть связано не с миниатюризацией браслетов и часов, а с превращением самой одежды в чувствительный и почти незаметный медицинский инструмент.
