Немецкие инженеры работают над созданием спортивной одежды, способной в автоматическом режиме следить за дыханием атлета и даже записывать ЭКГ. Такая одежда может найти применение не только в спорте, но и в медицине.

Сама по себе идея интегрировать сенсоры и датчики в ткань для пошива одежды не нова, однако до сих пор подобные изделия оказывались слишком тяжелыми, жесткими и неудобными. Теперь же немецкие ученые впервые представили на международной ярмарке спортивных товаров и спортивной моды ISPO-2010 в Мюнхене легкоатлетическое трико, лишенное этих недостатков.

Не только спортсмены и тренеры, но и врачи

Облегающий покрой, тонкий мягкий трикотаж, - на первый взгляд, эта высокотехнологичная майка ничем не отличается от стандартных изделий того же назначения. Однако с изнанки в ней имеется два измерительных элемента в виде тонких полосок, регистрирующих параметры дыхания спортсмена на уровне груди и на уровне живота. Один из разработчиков майки - Кристиан Хофман (Christian Hofmann), сотрудник Института интегральных схем Общества имени Фраунгофера в Эрлангене, сам большой любитель бега, - говорит: "Я уже испытал майку на спортивной арене Frankenstadion в Хайльбронне. Мы проводили измерения в условиях реальных забегов. Я и сам не устаю удивляться тому, насколько эффективно работают такие мобильные измерительные системы и какую ценную информацию они могут дать легкоатлетам и тренерам. Однако спортом дело не ограничивается: достаточно назвать такие медицинские задачи, как, скажем, мониторинг пациентов, страдающих астмой или заболеваниями дыхательных путей".

Собственно, и сама идея рубашки с сенсорами пришла из сферы медицины. В лаборатории по изучению сна пациентам надевают специальные эластичные ремни в области груди и живота, чтобы наблюдать за дыханием. В ремнях имеются пьезоэлектрические элементы, преобразующие механическую деформацию - в данном случае растяжение - в электрические сигналы.

В стационарной лаборатории эти сигналы передаются по кабелю в компьютер, однако когда речь идет о спортсмене на беговой дорожке, такой вариант, естественно, неприемлем. Поэтому в майке эрлангенских инженеров все данные измерений записываются на интегральной микросхеме размером с почтовую марку. Эта микросхема помещается в специальном кармашке на рукаве. Если ее вынуть, майку можно стирать как любую другую одежду. Кристиан Хофман поясняет: "Например, среди любителей скандинавской спортивной ходьбы Nordic Walking есть немало таких, что предпочитают тренироваться, так сказать, на научной основе - то есть максимально эффективно и в то же время в щадящем режиме, без перегрузок. Для них очень важно знать не только частоту пульса, но и параметры дыхания - прежде всего, частоту и глубину". Впрочем, интерес к майке проявили и профессиональные спортсмены.

Не только дыхание, но и работа сердца

Между тем, инженеры Института интегральных схем в Эрлангене продолжают совершенствовать свое детище, приспосабливая его к потребностям медиков. В частности, в туго обтягивающую тело майку можно интегрировать и электроды для записи электрокардиограммы. Коллега и тезка Хофмана Кристиан Вайганд (Christian Weigand) объясняет: "Электроника ЭКГ требует некоторого давления ткани на торс, иначе снять высококачественный сигнал не получается. Это и заставляет нас работать с таким трикотажем, который можно кроить очень тесно, в обтяжку. Нашу майку спортсмен может носить в качестве нижнего белья".

Такое белье существенно упростит процедуру долговременной - например, суточной - регистрации электрокардиограммы. Пациенту уже не придется наклеивать на тело электроды и таскать на поясе записывающее устройство массой в сто с лишним граммов - чип, регистрирующий кардиосигналы, весит всего 9 граммов.

Кроме того, проходит клинические испытания разработанная эрлангенскими инженерами сенсорная нагрудная повязка - наподобие той, что некоторые спортсмены надевают на запястье для регистрации частоты пульса. Но нагрудная повязка пульсом не ограничивается, - говорит Кристиан Вайганд: "Это четырехканальный электрокардиограф, он регистрирует и пульсовую волну, и насыщение кислородом, и температуру, и физическую активность пациента. Аналоги, имеющиеся сегодня на рынке, измеряют только частоту сокращений сердечной мышцы и не в состоянии выдать полную кривую электрической активности сердца".

Такая повязка может обеспечить, например, перманентное наблюдение пациента, страдающего болями в груди неясной этиологии. Уже сегодня в Германии есть телемедицинские службы, предлагающие услуги по отслеживанию данных ЭКГ и обязующиеся в случае необходимости тотчас выслать к пациенту реанимобиль. Правда, пока нагрудная повязка эрлангенских инженеров не получила допуск как изделие медицинского назначения. И сенсорную майку спортсмены пока купить не могут: разработчики хотят сначала интегрировать пьезоэлектрические элементы непосредственно в трикотаж.