Ученые из Швейцарии изготовили на 3D-принтере индивидуальные стельки со встроенными датчиками, которые измеряют давление на подошву стопы прямо в обуви в режиме реального времени, сообщает Швейцарская высшая техническая школа Цюриха. Разработка описана в журнале Scientific Reports.
«По обнаруженным образцам давления вы можете сказать, идет ли кто-то, бежит, поднимается по лестнице или даже несет тяжелый груз на спине — в этом случае давление больше смещается на пятку», — объясняет один из руководителей проекта Хильберто Сикейра. Раньше оценить степень нагрузки на стопы было можно только с помощью большого оборудования.
Новые стельки просты не только в использовании, но и в изготовлении. В качестве основы материаловеды выбрали смесь наночастиц силикона и целлюлозы. Проводники печатают на первом слое стельки, используя проводящие чернила, содержащие серебро. А на проводниках в отдельных местах печатают датчики, используя чернила, содержащие сажу. Датчики размещены именно там, где давление на подошву стопы наибольшее. Чтобы защитить датчики и проводники, исследователи покрывают их еще одним слоем силикона. Поверхность силиконовых слоев обрабатывают горячей плазмой, чтобы они лучше сцеплялись друг с другом.
В качестве датчиков для измерения нормальных и сдвигающих усилий в них используются пьезоэлементы, преобразующие механическое давление в электрические сигналы. Кроме того, исследователи встроили в подошву интерфейс для считывания сгенерированных данных.
Сейчас, чтобы получить данные со стельки, требуется кабельное соединение. Позже разработчики планируют сделать соединение беспроводным.
В будущем напечатанные на 3D-принтере стельки со встроенными датчиками могут использовать спортсмены. Также стельки найдут применение в физиотерапии – например, для измерения результатов тренировок или лечения. На основе таких данных измерений затем можно скорректировать планы тренировок, а с помощью 3D-печати можно изготовить постоянные стельки для обуви с различными твердыми и мягкими зонами.
