Hvad har dine undies gjort for dig i dag? De kan muligvis tæppe din bageste, polde dine perioder eller endda filtrere din flatulens. Men hvis Karl Zelik har noget at gøre med det, kan fremtidens undertøj også hjælpe med at forhindre rygsmerter.
Zelik er en biomedicinsk ingeniør ved Vanderbilt University, der forsker i biomekanik og proteser i underekstremiteterne. Før hans nuværende forskning siger han, "Jeg har aldrig rigtig tænkt på rygsøjlen biomekanik eller lændesmerter i nogen dybde."
Men for to år siden ændrede hans liv sig; Han blev far.
Siden den begivenhedsrige dag er hans søn blevet stadig sværere, og løftet af ham har taget en vejafgift på Zeliks ryg. Så han gjorde denne smerte til produktivitet og begyndte at undersøge smerteforebyggelse ved hjælp af en skjulbar bærbar gadget. Nu efter flere års forskning og hundreder af iterationer, foretager hans såkaldte "smarte undertøj" - som han og teamet har anmodet om at patentere - sin amerikanske debut denne uge på American Society of Biomechanics-konferencen i Boulder, Colorado.
Hver gang du løfter eller læner dig, er du nødt til at sammensætte dine nedre rygmuskler for at "forhindre dig i at falde på dit ansigt, " forklarer Zelik. Men folk i job, der kræver omfattende løft eller læne (eller farser, der beder deres børn rundt) bruger konstant disse små rygmuskler, hvilket i sidste ende kan føre til smerter ved overforbrug eller endda skade.
I henhold til Global Burden of Disease-analysen i 2015 er nakke- og rygsmerter blevet den "førende globale årsag til handicap" i de fleste lande. Op til 80 procent af mennesker oplever rygsmerter på et tidspunkt i deres levetid. Og da skadesraterne stiger, så har brugen af rygbælter, men der er utilstrækkelig dokumentation for, at disse faktisk hjælper med at forhindre rygskade, ifølge webstedet Centers for Disease Control.
Gå ind i Zelik. Han håber at tackle problemet med rygsmerter med et bærbart, hjælpemiddel, der kan hjælpe med løft, men kræver ikke en voluminøs Ironman-lignende eksoskelet. Kort sagt består det smarte undertøj af en vest og et par cykelkorte-lignende bundbund, forbundet med et sæt stropper, der krydser fra skulder til shorts langs ryggen. Hver af disse stropper har to sektioner: en elastisk øvre elastik og et nederste fast, gummilignende materiale.
Enheden indeholder en bittesmå motor, mindre end et rør læbebalsam, der er indeholdt i forreste lomme på vest. Hvis du bøjer dig, mens enheden er i "slukket" position, bevæger den elastiske elastik sig med din krop. "Det ville bare føles som normalt tøj, " siger Zelik. Når det er tændt, forhindrer et par "koblinger" imidlertid elastikken i at strække sig. Når du bøjer dig over, bliver det hårde, gummilignende materiale, der er fastgjort til lårene, spændt og fjerner noget af det tryk, der ellers ville blive placeret på dine muskler.
Det "smarte undertøj" er designet til at fjerne stress fra brugerens korsryg. (Joe Howell / Vanderbilt University) "Det er lidt som kompressionsbeklædning, men specielt designet til at overføre kraft til dine ben på en måde, der ikke glider eller giver dig en wedgie, " siger Zelik.
Holdet arbejder stadig på den optimale måde at signalere til enheden, at du dypper ned, men i øjeblikket kan det gøres ved at banke på fronten af vesten, bruge en smartphone-app eller gestikulere, mens du bærer et specielt lavet armbånd.
Forskerne testede deres prototype på otte forsøgspersoner, der måtte løfte 25 og 55 pund vægte samt læne sig over i tre forskellige vinkler. For faktisk at kvantificere fordelene ved undertøjet fastgjorde de sensorer til bærerens krop for at måle de naturlige elektriske potentialer, der genereres under muskelkontraktion. Testene antyder, at det smarte undertøj kan reducere belastningen på ryggen med 15 til 45 procent, afhængigt af opgaven, siger Zelik.
"Jeg tror, det er en praktisk løsning, der er baseret på et elegant design, " siger Conor Walsh, en biomekanisk ingeniør ved Harvard University, som ikke var involveret i udviklingen af det nye tøj. Walshs forskning fokuserer på brugen af robotteknologi til at øge og gendanne menneskelig ydeevne, herunder udvikling af bløde eksosudstyr til at hjælpe med vandring i lange afstande.
"Det er virkelig spændende at se flere mennesker, der arbejder i dette område, " siger han. En masse grupper, der arbejder med lignende hjælpeteknologier, har fokuseret på benene, forklarer Walsh, men dette nyeste design "demonstrerer, at du kan anvende denne slags vævs- eller muskelaflastningsteknikker i forskellige dele af kroppen."
Selvom den seneste iteration ikke er helt klar til marked, er Zeliks team tættere på. "Der er stadig meget forskning, der skal gøres, " siger han. Han planlægger at teste, hvordan enheden påvirker træthed ved gentagne opgaver eller holder en lænet position i en længere periode. Han håber også at studere de langsigtede virkninger af at bære det smarte undertøj - selvfølgelig med hyppig vask - for at se, om den moderate hjælp faktisk kan hjælpe med at reducere forekomsten af skader, eller om det medfører utilsigtede konsekvenser.
"Det, der er fedt, er, at det er et konceptbevis, der viste, at [alle enhedens dele] kunne passe ind i en meget lille formfaktor, " siger Zelik. "Du har ikke brug for en stor bærbar robot for at passe omkring dig." Et af hans direktiver for projektet var, at hver del af prototypen kunne fremstilles af mindre eller tyndere materialer til en produktionsmodel. Han forventer, at fremtidige versioner lettere kan skjules under tøj.
For at være klar, understreger Zelik, er enheden beregnet til at forhindre rygsmerter i at starte i første omgang, ikke behandle den, når den rammer. Men holdets test antyder, at dette er en lovende metode til at reducere belastning på ryggen under anstrengende løft og andre opgaver.
Når han bliver spurgt, hvor længe indtil wearables som Zeliks gør det til at markedsføre, tøver ikke Walsh med at svare. "Bestemt inden for fem år, " siger han. ”Årsagen til, at jeg er overbevist om det, er at mange af disse systemer er virkelig designet med enkelhed og praktisk for øje, ” siger han. ”De er ikke Ironman-dragter, der har brug for en atomreaktor i brystet for at få dem til magten.”
Men som med at få de fleste nye fangede tech-produkter på markedet, er denne tidslinje elastisk.
