Oblečení s integrovaným počítačem: Aplikace a monitoring zdraví v textiliích

Představte si oblečení, které pečuje o vaše zdraví. Vědci z MIT vyvinuli autonomní programovatelný počítač v podobě elastického vlákna, schopný monitorovat zdravotní stav a fyzickou aktivitu a v reálném čase upozorňovat nositele na potenciální rizika.

Na rozdíl od běžných nositelných zařízení, která jsou umístěna na jednom místě (např. na zápěstí), textilie mají tu výhodu, že jsou v kontaktu s velkými plochami těla v blízkosti životně důležitých orgánů. Nabízí tak jedinečnou možnost měřit a porozumět lidské fyziologii a zdraví.

Vláknový počítač obsahuje řadu mikrozařízení, včetně senzorů, mikrokontroléru, digitální paměti, modulů Bluetooth, optických komunikací a baterie – všechny nezbytné součásti počítače integrované do jednoho elastického vlákna.

V experimentech vědci přidali čtyři vláknové počítače do trička a legín, s vlákny probíhajícími podél končetin. Každý nezávisle programovatelný vláknový počítač provozoval model strojového učení, který byl trénován na autonomní rozpoznávání cvičení prováděných nositelem, s průměrnou přesností přibližně 70 %. Překvapivě, jakmile vědci umožnili jednotlivým vláknovým počítačům vzájemně komunikovat, jejich kolektivní přesnost vzrostla na téměř 95 %.

„Naše těla vysílají gigabajty dat skrz kůži každou sekundu ve formě tepla, zvuku, biochemikálií, elektrických potenciálů a světla, z nichž všechna nesou informace o našich aktivitách, emocích a zdraví. Bohužel většina – ne-li všechna – se absorbuje a pak ztratí v oblečení, které nosíme. Nebylo by skvělé, kdybychom mohli naučit oblečení zachycovat, analyzovat, ukládat a komunikovat tyto důležité informace ve formě cenných poznatků o zdraví a aktivitě?“ říká Yoel Fink, profesor materiálové vědy a strojírenství na MIT a hlavní autor studie publikované v časopise Nature.

Použití vláknového počítače k pochopení zdravotních stavů a prevenci zranění brzy projde významným testem v reálném světě. Členové americké armády a námořnictva provedou měsíční zimní výzkumnou misi do Arktidy, která zahrnuje 1000 kilometrů v průměrných teplotách -40 stupňů Fahrenheita. Desítky základních merino triček s vláknovými počítači budou poskytovat informace v reálném čase o zdraví a aktivitě účastníků této mise, nazvané Musk Ox II.

„V nedaleké budoucnosti nám vláknové počítače umožní provozovat aplikace a získávat cenné služby v oblasti zdravotní péče a bezpečnosti z běžného oblečení. Jsme nadšeni, že v nadcházející arktické misi skrze naše partnery v americké armádě, námořnictvu a DARPA nahlédneme do této budoucnosti. Pomáhat chránit naše vojáky v nejtěžších podmínkách je čest a privilegium,“ dodává Fink.

Výzkum dále popisuje inovativní techniku spojování mikročipů s vláknem, která umožňuje integraci složitějších komponent a flexibilitu materiálu, včetně možnosti praní v pračce.