Kaj ste danes storili za vas? Lahko vam odejo za seboj, podaljšajo menstruacijo ali celo filtrirajo vašo nadutost. Toda če ima Karl Zelik kaj s tem, lahko spodnje perilo prihodnosti pomaga tudi pri preprečevanju bolečin v hrbtu.
Zelik je biomedicinski inženir na univerzi Vanderbilt, ki raziskuje biomehaniko in protetiko spodnjih okončin. Pred trenutnimi raziskavami pravi: "Nikoli v resnici nisem razmišljal o biomehaniki hrbtenice ali bolečinah v spodnjem delu hrbta."
Toda pred dvema letoma se mu je življenje spremenilo; Postal je oče.
Od tega dogodkovnega dne je njegov sin postajal vse težji in njegovo dvigovanje je odneslo cestnino na Zelikovem hrbtu. Zato je to bolečino spremenil v produktivnost in začel preiskovati preprečevanje bolečin z uporabo prikritega nosljivega pripomočka. Zdaj po več letih raziskav in stotih iteracijah je njegovo tako imenovano "pametno spodnje perilo" - ki sta ga skupaj z ekipo prijavila patent - ta teden debitirala na konferenci Ameriškega združenja biomehanike v Boulderju v Koloradu.
Vsakič, ko se dvignete ali nagnete, morate skrčiti mišice spodnjega dela hrbta, da "preprečite, da bi padli na obraz, " pojasnjuje Zelik. Toda ljudje na delovnih mestih, ki zahtevajo obsežno dvigovanje ali nagibanje (ali pa očeta nategneta otroke okoli), ves čas uporabljata te majhne hrbtne mišice, kar lahko sčasoma povzroči bolečino zaradi prekomerne uporabe ali celo poškodbe.
Glede na analizo globalnega bremena bolezni iz leta 2015 so bolečine v vratu in hrbtu v večini držav postale "vodilni svetovni vzrok invalidnosti". Do 80 odstotkov ljudi občuti bolečino v hrbtu v nekem trenutku svojega življenja. Ker stopnja poškodb narašča, je tudi uporaba zadnjih pasov, vendar ni dovolj dokazov, ki dejansko pomagajo preprečiti poškodbe hrbta, navaja spletna stran Centrov za nadzor bolezni.
Vstopite v Zelik. Upa, da se bo težave z bolečino v hrbtu spopadel z nosljivo, asistenčno napravo, ki lahko pomaga pri dvigovanju, vendar ne potrebuje zajetnega eksoskeleta, podobnega Ironmanu. Na kratko, pametno spodnje perilo je sestavljeno iz telovnika in para koles s kratkimi kolesi, ki jih povezuje niz trakov, ki se križajo od rame do kratkih hlač vzdolž hrbta. Vsak od teh trakov ima dva dela: raztegljiv zgornji elastik in spodnji trden, gumi podoben material.
Naprava vsebuje droben motor, manjši od cevi za balzam za ustnice, ki je nameščen v sprednjem žepu telovnika. Če se napravo upognete, ko je naprava v izklopljenem položaju, se raztegljiva elastika premakne s telesom. "Preprosto bi se počutil kot običajna oblačila, " pravi Zelik. Ko je vklopljen, pa par "sklopk" preprečuje, da bi se elastika raztegnila. Ko se upognete, postane trd, gumi podoben material, ki je pritrjen na stegnih, napet, in odvzame del pritiska, ki bi ga sicer obremenil na mišicah.
"Pametno spodnje perilo" je zasnovano tako, da odstrani stres s spodnjega dela hrbta uporabnika. (Joe Howell / univerza Vanderbilt) "To je nekoliko podobno kompresijskim oblačilom, vendar posebej zasnovano za prenos sile na noge na način, ki ne zdrsne ali vam prinese klinčka, " pravi Zelik.
Skupina še vedno razvija optimalen način za sporočilo napravi, ki jo spuščate navzdol, trenutno pa lahko to storite tako, da se dotaknete sprednjega dela telovnika, s pomočjo aplikacije za pametne telefone ali z gestikulacijo, medtem ko nosite posebno narejen trak.
Raziskovalci so svoj prototip preizkusili na osmih osebah, ki so morale dvigati 25 in 55 kilogramov uteži ter se nagibati pod tremi različnimi koti. Da bi dejansko ovrednotili prednosti spodnjega perila, so na telo uporabnika pritrdili senzorje za merjenje naravnih električnih potencialov, ki nastanejo med krčenjem mišic. Testi kažejo, da lahko pametno spodnje perilo zmanjša obremenitev na hrbtu za 15 do 45 odstotkov, odvisno od naloge, pravi Zelik.
"Mislim, da gre za praktično rešitev, ki temelji na elegantnem dizajnu, " pravi Conor Walsh, biomehanski inženir na univerzi Harvard, ki ni bil vključen v razvoj novega oblačila. Walshova raziskava se osredotoča na uporabo robotske tehnologije za povečanje in obnavljanje človeške zmogljivosti, vključno z razvojem mehkih eksoit za pomoč pri trekingu na dolge razdalje.
"Res je vznemirljivo videti več ljudi, ki delajo na tem področju, " pravi. Številne skupine, ki delajo s podobnimi pomožnimi tehnologijami, so se osredotočile na noge, pojasnjuje Walsh, vendar ta najnovejša zasnova "dokazuje, da lahko na različne dele telesa nanesete tovrstne tehnike raztovarjanja tkiv ali mišic."
Čeprav najnovejša iteracija še ni povsem pripravljena na trg, se Zelikova ekipa približuje. "Še vedno je treba opraviti še veliko raziskav, " pravi. Načrtuje preizkus, kako naprava vpliva na utrujenost s ponavljajočimi se nalogami ali dlje časa držijo naslonjeni položaj. Upa tudi, da bo preučil dolgoročne učinke nošenja pametnega spodnjega perila (seveda s pogostim pranjem), da bi ugotovil, ali lahko zmerna pomoč dejansko pomaga zmanjšati pogostost poškodb ali če povzroči kakršne koli nenamerne posledice.
"Kar je kul, je dokaz koncepta, ki je pokazal, da se lahko [vsi deli naprave] uvrstijo v zelo majhen oblikovni faktor, " pravi Zelik. "Ne potrebujete velikega nosljivega robota, da bi se prilegel okoli vas." Ena od njegovih usmeritev za projekt je bila, da je vsak del prototipa lahko izdelan iz manjših ali tanjših materialov za proizvodni model. Pričakuje, da bodo prihodnje različice lažje skriti pod oblačili.
Da bi bilo jasno, poudarja Zelik, naprava je namenjena preprečevanju, da bi se bolečine v hrbtu najprej začele, ne pa da bi ga zdravila, ko udari. Toda testi ekipe kažejo, da je to obetavna metoda za zmanjšanje obremenitve na hrbtu med napornim dvigovanjem in drugimi opravili.
Na vprašanje, koliko časa se bodo na trgu prodali nosilci, kot je Zelik, Walsh, ne odgovori. "Definitivno v petih letih, " pravi. "Razlog, da sem prepričan v to, da je veliko teh sistemov, so v resnici zasnovani s preprostostjo in praktičnostjo v mislih, " pravi. "Niso Ironman obleke, ki potrebujejo jedrski reaktor v skrinji, da bi jih napajal."
Vendar pa je, kot pri dajanju na trg večine novoodkritih tehnoloških izdelkov, tudi ta časovnica časovno prožna.
