Was haben deine Unterwäsche heute für dich getan? Sie können Ihren Hintern bedecken, Ihre Perioden auffüllen oder sogar Ihre Blähungen filtern. Aber wenn Karl Zelik etwas damit zu tun hat, kann auch die Unterwäsche der Zukunft helfen, Rückenschmerzen vorzubeugen.
Zelik ist ein biomedizinischer Ingenieur an der Vanderbilt University, der die Biomechanik und Prothetik der unteren Extremitäten erforscht. Vor seiner aktuellen Forschung sagte er: "Ich habe nie wirklich über die Biomechanik der Wirbelsäule oder über Rückenschmerzen in irgendeiner Tiefe nachgedacht."
Vor zwei Jahren änderte sich sein Leben. Er ist Vater geworden.
Seit diesem ereignisreichen Tag ist sein Sohn immer schwerer geworden, und sein Heben hat Zeliks Rücken belastet. Also wandelte er diesen Schmerz in Produktivität um und untersuchte die Schmerzverhütung mit einem versteckbaren tragbaren Gerät. Jetzt, nach mehreren Jahren der Forschung und Hunderten von Iterationen, feiert seine sogenannte "intelligente Unterwäsche", die er und das Team zum Patent angemeldet haben, diese Woche ihr US-Debüt auf der Konferenz der American Society of Biomechanics in Boulder, Colorado.
Jedes Mal, wenn Sie heben oder sich lehnen, müssen Sie Ihre unteren Rückenmuskeln zusammenziehen, um "zu verhindern, dass Sie auf Ihr Gesicht fallen", erklärt Zelik. Aber Menschen in Jobs, die ein ausgiebiges Heben oder Lehnen erfordern (oder Väter, die ihre Kinder herumführen), benutzen ständig diese kleinen Rückenmuskeln, was schließlich zu Schmerzen durch Überbeanspruchung oder sogar zu Verletzungen führen kann.
Laut der Global Burden of Disease-Analyse von 2015 sind Nacken- und Rückenschmerzen in den meisten Ländern die "weltweit häufigste Ursache für Behinderungen". Bis zu 80 Prozent der Menschen haben irgendwann im Laufe ihres Lebens Rückenschmerzen. Und wenn die Verletzungsrate steigt, steigt auch die Verwendung von Rückengurten, aber es gibt nicht genügend Beweise dafür, dass diese tatsächlich dazu beitragen, Rückenverletzungen zu verhindern, so die Website des Centers for Disease Control.
Zelik betreten. Er hofft, das Problem der Rückenschmerzen mit einem tragbaren Hilfsmittel angehen zu können, das beim Heben helfen kann, aber kein sperriges Ironman-ähnliches Exoskelett erfordert. Kurz gesagt besteht die smarte Unterwäsche aus einer Weste und einem Paar fahrradkurzer Hosen, die durch ein Paar Träger miteinander verbunden sind, die sich entlang des Rückens von der Schulter bis zu den Shorts erstrecken. Jeder dieser Träger hat zwei Abschnitte: einen dehnbaren oberen Gummizug und einen unteren festen, gummiartigen Stoff.
Das Gerät enthält einen winzigen Motor, der kleiner als eine Tube Lippenbalsam ist und sich in der Vordertasche der Weste befindet. Wenn Sie sich bücken, während sich das Gerät in der "Aus" -Position befindet, bewegt sich das dehnbare Gummiband mit Ihrem Körper. "Es würde sich einfach wie normale Kleidung anfühlen", sagt Zelik. Wenn es eingeschaltet ist, verhindert jedoch ein Paar "Kupplungen", dass sich das Gummiband dehnt. Wenn Sie sich bücken, wird das harte, gummiartige Material, das an den Oberschenkeln befestigt ist, straff und nimmt einen Teil des Drucks ab, der sonst auf Ihre Muskeln ausgeübt würde.
Die "smarte Unterwäsche" soll den unteren Rücken des Trägers entlasten. (Joe Howell / Vanderbilt University) "Es ist ein bisschen wie ein Kompressionskleidungsstück, aber es wurde speziell entwickelt, um die Kraft so auf die Beine zu übertragen, dass es nicht verrutscht oder Ihnen einen Kuss gibt", sagt Zelik.
Das Team arbeitet immer noch an der optimalen Methode, um dem Gerät zu signalisieren, dass Sie eintauchen. Derzeit können Sie jedoch auf die Vorderseite der Weste tippen, eine Smartphone-App verwenden oder mit einer speziell angefertigten Armbinde gestikulieren.
Die Forscher testeten ihren Prototyp an acht Probanden, die 25- und 55-Pfund-Gewichte heben und sich in drei verschiedenen Winkeln vorbeugen mussten. Um die Vorteile der Unterwäsche tatsächlich zu quantifizieren, befestigten sie Sensoren am Körper des Trägers, um die natürlichen elektrischen Potentiale zu messen, die während der Muskelkontraktion erzeugt werden. Die Tests legen nahe, dass die intelligente Unterwäsche die Belastung des Rückens je nach Aufgabe um 15 bis 45 Prozent reduzieren kann, sagt Zelik.
"Ich denke, es ist eine praktische Lösung, die auf einem eleganten Design basiert", sagt Conor Walsh, Biomechaniker an der Harvard University, der nicht an der Entwicklung des neuen Kleidungsstücks beteiligt war. Walshs Forschung konzentriert sich auf den Einsatz von Robotertechnologie zur Steigerung und Wiederherstellung der menschlichen Leistungsfähigkeit, einschließlich der Entwicklung weicher Schutzanzüge zur Unterstützung des Trekkings über große Entfernungen.
"Es ist wirklich aufregend, mehr Leute in diesem Bereich zu sehen", sagt er. Viele Gruppen, die mit ähnlichen unterstützenden Technologien arbeiten, haben sich auf die Beine konzentriert, erklärt Walsh, aber dieses neueste Design "zeigt, dass Sie diese Art von Entlastungstechniken für Gewebe oder Muskeln in verschiedenen Körperteilen anwenden können."
Obwohl die neueste Version noch nicht ganz marktreif ist, rückt das Team von Zelik immer näher. "Es gibt noch viel zu erforschen", sagt er. Er plant, zu testen, wie sich das Gerät bei sich wiederholenden Aufgaben oder längerem Halten einer geneigten Position auf die Ermüdung auswirkt. Er hofft auch, die langfristigen Auswirkungen des Tragens der smarten Unterwäsche - natürlich mit häufigem Waschen - untersuchen zu können, um festzustellen, ob die moderate Unterstützung tatsächlich dazu beitragen kann, das Auftreten von Verletzungen zu verringern, oder ob sie unbeabsichtigte Folgen hat.
"Was cool ist, ist ein Proof-of-Concept, der gezeigt hat, dass [alle Teile des Geräts] in einen sehr kleinen Formfaktor passen", sagt Zelik. "Sie brauchen keinen großen tragbaren Roboter, der um Sie herum passt." Eine seiner Richtlinien für das Projekt war, dass jeder Teil des Prototyps aus kleineren oder dünneren Materialien für ein Serienmodell gefertigt werden kann. Er erwartet, dass zukünftige Versionen leichter unter der Kleidung versteckt werden können.
Um es klar auszudrücken, betont Zelik, soll das Gerät verhindern, dass Rückenschmerzen von Anfang an auftreten, und es nicht behandeln, wenn es einmal auftrifft. Die Tests des Teams legen jedoch nahe, dass dies eine vielversprechende Methode ist, um die Belastung des Rückens beim anstrengenden Heben und bei anderen Aufgaben zu verringern.
Auf die Frage, wie lange es dauert, bis Wearables wie Zeliks auf den Markt kommen, zögert Walsh nicht, eine Antwort zu geben. "Auf jeden Fall innerhalb von fünf Jahren", sagt er. "Der Grund, warum ich davon überzeugt bin, ist, dass viele dieser Systeme sehr einfach und praktisch gestaltet sind", sagt er. "Sie sind nicht die Ironman-Anzüge, die einen Atomreaktor in der Truhe benötigen, um sie zu betreiben."
Aber genau wie bei den meisten neuen technischen Produkten ist diese Zeitachse elastisch.
