Wearables

Beitrag von Sabine Strecker, Teiimo GmbH

Viele Sportler tragen Fitnessarmbänder, -uhren, Pulsgurte und andere Trainingsbegleiter. Textilien mit integrierter Elektronik können eine echte Alternative darstellen. Allerdings gibt es hier einige ernstzunehmende Anforderungen, die Anbieter erfüllen müssen, sollen die Produkte im Markt erfolgreich sein und Sportlern wirklich liefern, was diese sich wünschen. Die Anforderungen an Wearables werden im folgenden Beitrag näher beleuchtet. Ein Germeringer Start-Up zeigt zudem, wie trainingsrelevante Technologie direkt in Kleidung integriert werden kann.

Sich selbst im Auge zu behalten ist mittlerweile für viele Sportler selbstverständlich. Die Hilfsmittel sind vielfältig, z.B. Fitnessarmbänder, Sportuhren, Brustgurte, verschiedene Apps und neuerdings auch intelligente Trainingsbekleidung mit integrierten Sensoren. Wer regelmäßig läuft, walkt oder Rad fährt, weiß genau, was er sich von einem elektronischen Trainingsbegleiter wünscht. Bequem und leicht soll er sein, einfach zu bedienen, und natürlich vielfältige Daten in verlässlicher Präzision liefern.

Der Wunsch nach einer großen Bandbreite der Daten und ihrer Genauigkeit ist meist mehrfach motiviert. Da ist zum einen der Gesundheitsaspekt. Im Fokus steht insbesondere die Selbstoptimierung. So sollen Leistung und Lebensqualität gesteigert werden.

Der zweite Aspekt ist die Optimierung des Trainings – zwischen idealer Ausbelastung und gesundheitsschädlicher Überforderung, die zu Verletzungen führen kann. Um die richtige Balance zu finden, helfen exakte und vielseitige Daten – wie etwa die Herzfrequenz. Seit mehr als zwei Jahrzehnten verwenden Sportler für diese Messungen unter anderem Brustgurte und andere elektronischen Hilfestellungen. Doch diese haben den Nachteil, dass sie während des Sports am Körper deutlich spürbar sind. Innovative Ansätze gehen daher einen Schritt weiter: die Technologie wird direkt in die Kleidung integriert.

Für den Sportler steht die einfache Verwendung im Vordergrund. Er soll sich auf seinen Sport konzentrieren können ohne sich um viele Geräte oder technische Details zu kümmern. Hier wird auch eine Trainingsplanung, die von der Plattform unterstützt wird, interessant.

Die Integration der Technologie in den Stoff bringt viele Vorteile und vor allem Komfort beim Nutzen und in der Handhabung, beinhaltet jedoch auch besondere Herausforderungen, von denen der Erfolg des Produkts abhängt.

Ein Trainingsshirt bzw. -Bustier muss ein Base Layer sein, also direkt auf der Haut getragen werden, damit Daten wie die Herzfrequenz erhoben werden können. Gleichzeitig muss das ideale Shirt bzw. der ideale Bustier bequem und angenehm auf der Haut zu tragen sein, darf keinerlei Reibungswunden erzeugen und muss die Bewegungsfreiheit erhalten. Das Unternehmen Teiimo hat daher flexible und dehnbare Elektroden sowie elektrische Leiter entwickelt.

Die eingesetzten Sensoren sind ein dünner, leitfähiger und dehnbarer Polymerfilm, der beinahe unmerklich in die Textilie integriert ist. Verwendet werden in den textilen Leitern innovative Materialien, die hochfest, sehr dünn und flexibel sind. Die Sensoren und elektrischen Verbindungen werden so zu einer Einheit mit der Textilie, die elektrischen Verbindungen passen sich unmerklich der Figur des Sportlers an und sind nicht zu spüren, gewährleisten aber, dass das Shirt bequem direkt auf der Haut sitzt.

Die richtige Form und Größe der Elektronikeinheit gehörten von Anfang an zu den Erfolgsfaktoren von Wearables. Im Optimalfall spürt der Sportler diese nicht, seine Bewegungsfreiheit bleibt erhalten. Gleichzeitig ist die Position der Elektronikeinheit entscheidend für die Datenqualität.

Bei iinMotion sitzt die etwa streichholzschachtelgroße Elektronikeinheit in einer Tasche unterhalb des Nackens, und damit an einer Stelle, an der der Sportler sie nicht wahrnimmt, sie aber exzellente Bewegungsdaten liefert. Die Elektronikeinheit enthält neben der Herzfrequenzmessung, einem Akku, einem Speicherbaustein und GPS auch Inertial-Sensoren, die über 100 Mal pro Sekunde die Bewegungen des Trägers messen. Die aufgenommenen Daten sind die Beschleunigung – und zwar in allen drei Raumachsen – sowie die Rotationsgeschwindigkeit im Raum. Weiterhin wird die Bewegungsrichtung über das Erdmagnetfeld bestimmt.

Mithilfe eines leistungsfähigen Microcontrollers kann die kleine Einheit die Daten in Echtzeit auswerten und so dem Sportler eine Vielzahl von Metriken (Geschwindigkeit, Schrittlänge, Schrittfrequenz, Haltung, Herzfrequenz etc.) liefern und zudem noch sein Bewegungsprofil analysieren. Durch Algorithmen und eine Koppelung der vorhandenen Informationen kennt die Elektronik ihre absolute Lage im Raum zu jedem Zeitpunkt (3-Dimensional) und somit, ob der Träger aufrecht steht oder liegt. Sogar kleine Haltungsänderungen können detektiert werden.

Zuallererst ist das Konzept des Gesamtsystems bedeutend. In zweiter Linie dann das Textil und die Position der Sensoren. Denn um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen, müssen die Elektroden – wie beschrieben – immer einen guten Körperkontakt haben und an der richtigen Stelle sitzen. Die Elektronik soll eng am Körper anliegen, damit sie keine Eigenbewegung hat. Denn diese könnte die Messung von Bewegungen verfälschen. Mit Hilfe der genauen Sensoren und der leistungsfähigen Recheneinheit können die relevanten Daten dem Sportler in einer verständlichen Form in einer App oder einem Online-Portal präsentiert werden. Die Qualität und Robustheit der Algorithmen spielen eine wesentliche Rolle. Genaue Analysen können mithilfe des Speicherbausteines, der hochaufgelöste Daten aufnimmt, auch nach dem Training mit mehr Details durchgeführt werden.

Für Sportkleidung ein Muss. Aber wie passt das zusammen mit Sensoren und Elektronik? Sowohl die Elektroden als auch die textilen Interconnect-Lösungen in Shirt und Bustier sind im Textil integriert und wie dieses waschbar. Die kleine Elektronikeinheit wird vor dem Waschen einfach herausgenommen und nach dem Waschen im sauberen T-Shirt und Bustier wieder eingesetzt. Dank all dieser Informationen können Sportler ihr Training ganz eng an der eigenen Leistungsfähigkeit ausrichten und so effizient und gesund das optimale Ergebnis erreichen. iinMotion hilft durch die Bandbreite und Präzision der Daten so zu trainieren, dass der Körper im idealen Maß gefordert, aber nicht überfordert wird.

Erstmals erschienen in: TiB Ausgabe 2018 März/April