Независимо от того, являетесь ли вы спортсменом или у вас просто иногда болят ноги, всегда важно устранять области высокого давления на подошве вашей обуви. Экспериментальная стелька поможет в этом, показав, где возникают такие области при ходьбе и беге.
В настоящее время, чтобы создать «карту давления» подошвы ног человека, специалист заставит его пройти босиком по коврику, чувствительному к давлению. Затем для пациента будут изготовлены индивидуальные стельки, форма которых позволяет уменьшить давление в тех областях стопы, где оно возникает больше всего.
Хотя эта система работает нормально, медленная ходьба по короткому участку коврика не обязательно отражает активность наших ног в течение обычного дня. А для спортсменов подобное мероприятие определенно не дает полной картины давления на стопы, которое они испытывают во время бега и прыжков.
В поисках лучшей альтернативы ученые из швейцарских научно-исследовательских институтов ETH Zurich, Empa и EPFL разработали новые стельки. Носимые внутри существующей пары обуви, устройства содержат несколько пьезоэлектрических датчиков, расположенных в местах, где обычно возникает давление.
Хотя нынешние прототипы жестко подключены к компьютеру и источнику питания, идея состоит в том, что окончательную беспроводную версию можно носить сутки напролет в течение нескольких дней, записывая и картируя точки давления. Затем эти данные могут быть использованы для изготовления 3D-печати индивидуальных постоянных стелек.
Фактически, сами стельки, чувствительные к давлению, тоже напечатаны на 3D-принтере. Основу составляет гибкий базовый слой из наночастиц силикона и целлюлозы. Затем проводящие серебряные чернила используются для печати проводников на этой основе. Затем сажевые чернила используются для печати датчиков на проводниках. Наконец, для защиты электроники наносится еще один слой силикона.
Этот относительно простой и недорогой производственный процесс является одним из основных преимуществ технологии, поскольку он позволит продавать стельки по гораздо более низкой цене, чем существующие продукты. И в проведенных до сих пор тестах новые стельки показали себя очень хорошо. «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», — рассказал Жильберто Сикейра из ETH, соавтор исследования.