Wat hebben je ondergoed vandaag voor je gedaan? Ze kunnen je achterste bedekken, je menstruatie opvullen of zelfs je winderigheid filteren. Maar als Karl Zelik er iets mee te maken heeft, kan ondergoed van de toekomst ook rugpijn helpen voorkomen.
Zelik is een biomedisch ingenieur aan de Vanderbilt University die onderzoek doet naar biomechanica en protheses van de onderste ledematen. Voor zijn huidige onderzoek zegt hij: "Ik heb nog nooit echt nagedacht over biomechanica van de wervelkolom of pijn in de onderrug."
Maar twee jaar geleden veranderde zijn leven; Hij werd vader.
Sinds die veelbewogen dag is zijn zoon steeds zwaarder geworden en het heffen van hem heeft zijn tol geëist. Dus veranderde hij deze pijn in productiviteit en begon hij pijnpreventie te onderzoeken met behulp van een verborgen draagbare gadget. Nu, na enkele jaren van onderzoek en honderden iteraties, maakt zijn zogenaamde "slimme ondergoed" - dat hij en het team patent hebben aangevraagd - deze week zijn Amerikaanse debuut op de American Society of Biomechanics-conferentie in Boulder, Colorado.
Elke keer dat je optilt of leunt, moet je je onderrugspieren samentrekken om 'te voorkomen dat je op je gezicht valt', legt Zelik uit. Maar mensen in banen die uitgebreid moeten worden opgetild of geleund (of vaders die hun kinderen ronddragen) gebruiken deze kleine rugspieren voortdurend, wat uiteindelijk kan leiden tot pijn door overmatig gebruik of zelfs letsel.
Volgens de analyse van de Global Burden of Disease 2015 zijn nek- en rugpijn in de meeste landen de "belangrijkste mondiale oorzaak van invaliditeit" geworden. Tot 80 procent van de mensen heeft op enig moment tijdens hun leven last van rugpijn. En terwijl het letselpercentage stijgt, neemt ook het gebruik van ruggordels toe, maar er is onvoldoende bewijs dat deze daadwerkelijk helpen rugletsel te voorkomen, volgens de Centers for Disease Control-website.
Voer Zelik in. Hij hoopt het probleem van rugpijn aan te pakken met een draagbaar, hulpmiddel dat kan helpen bij het tillen, maar geen omvangrijk Ironman-achtig exoskelet nodig heeft. In het kort, het slimme ondergoed bestaat uit een vest en een paar fiets-kort-achtige bodems, verbonden door een set riemen die kriskras van schouder naar korte broek langs de rug lopen. Elk van deze riemen heeft twee secties: een rekbaar bovenste elastiek en een lager stevig, rubberachtig materiaal.
Het apparaat bevat een kleine motor, kleiner dan een tube lippenbalsem, gehuisvest in de voorzak van het vest. Als u voorover buigt terwijl het apparaat in de "uit" -stand staat, beweegt het elastische elastiek met uw lichaam mee. "Het voelt gewoon als normale kleding", zegt Zelik. Wanneer het wordt ingeschakeld, voorkomt een paar "koppelingen" echter dat het elastiek uitrekt. Wanneer u voorover buigt, wordt het taaie, rubberachtige materiaal dat aan de dijen is bevestigd strak, waardoor een deel van de druk wordt weggenomen die anders op uw spieren zou worden uitgeoefend.
Het "slimme ondergoed" is ontworpen om stress van de onderrug van een drager weg te nemen. (Joe Howell / Vanderbilt University) "Het is een beetje zoals compressiekleding, maar speciaal ontworpen om kracht op je benen over te dragen op een manier die niet wegglijdt of je een wedgie geeft", zegt Zelik.
Het team werkt nog steeds aan de optimale manier om aan het apparaat te signaleren dat je naar beneden valt, maar momenteel kan dit worden gedaan door op de voorkant van het vest te tikken, een smartphone-app te gebruiken of te gebaren terwijl je een speciaal gemaakte armband draagt.
De onderzoekers testten hun prototype op acht proefpersonen die 25 en 55 pond moesten optillen en voorover moesten leunen in drie verschillende hoeken. Om de voordelen van het ondergoed daadwerkelijk te kwantificeren, bevestigden ze sensoren aan het lichaam van de drager om de natuurlijke elektrische potentialen te meten die tijdens spiercontractie worden gegenereerd. De tests suggereren dat het slimme ondergoed de belasting op de rug met 15 tot 45 procent kan verminderen, afhankelijk van de taak, zegt Zelik.
"Ik denk dat het een praktische oplossing is die is gebaseerd op een elegant ontwerp", zegt Conor Walsh, een biomechanische ingenieur aan de Harvard University, die niet betrokken was bij de ontwikkeling van het nieuwe kledingstuk. Het onderzoek van Walsh richt zich op het gebruik van robottechnologie om menselijke prestaties te verbeteren en te herstellen, inclusief de ontwikkeling van zachte exosuits om te helpen bij lange afstanden wandelen.
"Het is echt opwindend om meer mensen in dit gebied te zien werken", zegt hij. Veel groepen die met vergelijkbare hulptechnologieën werken, hebben hun aandacht op de benen gericht, legt Walsh uit, maar dit nieuwste ontwerp "toont aan dat je dit soort weefsel- of spierloslaadtechnieken in verschillende delen van het lichaam kunt toepassen."
Hoewel de nieuwste versie niet helemaal klaar is voor de markt, komt het team van Zelik dichterbij. "Er is nog veel onderzoek te doen", zegt hij. Hij is van plan om te testen hoe het apparaat vermoeidheid beïnvloedt met repetitieve taken of een scheve positie voor een langere periode van tijd. Hij hoopt ook de langetermijneffecten van het dragen van het slimme ondergoed te bestuderen - met veelvuldig wassen natuurlijk - om te zien of de matige hulp daadwerkelijk kan helpen de incidentie van letsel te verminderen, of dat het onbedoelde gevolgen heeft.
"Wat cool is, is dat het een proof of concept is dat aantoonde dat [alle onderdelen van het apparaat] in een zeer kleine vormfactor pasten, " zegt Zelik. "Je hebt geen grote draagbare robot nodig om om je heen te passen." Een van zijn richtlijnen voor het project was dat elk deel van het prototype kon worden gemaakt van kleinere of dunnere materialen voor een productiemodel. Hij verwacht dat toekomstige versies gemakkelijker worden verborgen onder kleding.
Voor de duidelijkheid, benadrukt Zelik, is het apparaat bedoeld om te voorkomen dat rugpijn in de eerste plaats begint, en niet behandelen zodra het toeslaat. Maar de tests van het team suggereren dat dit een veelbelovende methode is om de belasting op de rug te verminderen tijdens zwaar tillen en andere taken.
Op de vraag hoe lang het duurt voordat wearables zoals Zelik op de markt komen, aarzelt Walsh niet om te antwoorden. "Zeker binnen vijf jaar", zegt hij. "De reden dat ik daarvan overtuigd ben, is dat veel van deze systemen echt zijn ontworpen met eenvoud en functionaliteit in het achterhoofd", zegt hij. "Het zijn niet de Ironman-pakken die een kernreactor in de borst nodig hebben om ze te voeden."
Maar net als bij het op de markt brengen van de meeste nieuwbakken technische producten, is die tijdlijn elastisch.
