Fraunhofer IIS Intelligentes Training: Smarte Elektronik kombiniert E-Bike und Smartphone

Smarte Technik hat mittlerweile viele Bereich erobert - so auch den Sport. Mit der Runtastic-App gehört das Smartphone für viele Sportler mittlerweile zum unverzichtbaren Trainingsbegleiter. Die App zeichnet Strecke, Geschwindigkeit, Höhenmeter sowie Kalorienverbrauch exakt auf. Doch wann trainiert man optimal? Ein Fitness-Shirt soll künftig helfen, Überlastung oder Unterforderung zu vermeiden. Kombiniert mit einem Elektrorad und einem Smartphone wird es zum intelligenten Trainingsgerät.

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Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Die Textilbranche erlebt derzeit eine Revolution: Bot Kleidung bisher vor allem Schutz vor Kälte, Regen und Schnee, so geht der Trend nun hin zu intelligenten, funktionalen Hightech-Textilien: Selbstreinigende Jacken, Handschuhe, die Giftstoffe erkennen oder Ski-Anoraks mit integriertem Navigationsgerät sollen ihren Trägern das Leben erleichtern. Bei den meisten der schlauen Kleidungsstücke handelt es sich um Prototypen. Von der Stange gibt es sie noch nicht. Bald reif für den Massenmarkt ist das FitnessShirt vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen, das beim Tragen kontinuierlich Körpersignale wie Atmung, Puls und die Herzratenvariabilität – ein Maß für Anpassungsfähigkeit und Stressbelastung – misst. Das Trikot soll voraussichtlich im Lauf des nächsten Jahres erhältlich sein, ein Investor ist bereits gefunden.

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Smarte Elektronik verbirgt sich im Stoff

Leitfähige, im Trikotstoff integrierte textile Elektroden erfassen die Herzaktivitäten des Trägers. Ein elastisches Band um den Oberkörper nimmt zudem die Bewegungen des Brustkorbs beim Atmen auf. Eine abnehmbare, mit Druckknöpfen befestigte Elektronikeinheit digitalisiert die Rohdaten und berechnet anhand von Algorithmen weitere Kennwerte wie Puls oder Atemfrequenz. Die Daten werden per Funk an ein Smartphone oder wahlweise an einen PC übertragen, der sie weiter ausgewertet und speichert. Diese Parameter bilden die Grundlage, um Vitalfunktionen wie Stress, Leistungsfähigkeit, Anspannung oder Entspannung zu beurteilen.

"Das FitnessShirt ist vielseitig einsetzbar. Es bietet völlig neue Möglichkeiten für Sport, Freizeit und Wellness, aber auch für die Medizinbranche", sagt Christian Hofmann, Ingenieur am IIS. Beispielsweise könnte dieser Fitnessbegleiter Senioren oder Reha-Patienten bei Gymnastikübungen sowie beim Fahrradfahren Rückmeldung zu ihren Vitaldaten geben und sie so vor Überlastung schützen. Auch Sportler profitieren: Zum einen trägt sich das Shirt komfortabler als ein Brustgurt. Zum anderen liefern die integrierten Sensoren detailliertere Informationen. Neben Puls und Atmung erfassen Beschleunigungssensoren die Bewegung des Anwenders und nehmen eine Auswertung vor. "Ist der Puls beispielsweise hoch, während die Atemfrequenz und die Bewegungsaktivität niedrig sind, könnte dies ein Hinweis auf mögliche Herzprobleme sein", sagt Hofmann.

Pulsanalyse bewahrt vor Über- und Unterforderung

Von dem hohen Tragekomfort und den Möglichkeiten zur Leistungsdiagnostik haben sich auch die Entwickler des Mentorbikes überzeugt – einem neuartigen Trainingsgerät bestehend aus einem Elektrofahrrad (Pedelec), einem Smartphone sowie einer intelligenten Diensteplattform. Die Projektpartner unter der Leitung von BitifEye Digital Test Solutions wollen das Pedelec künftig in Kombination mit dem Fitnesstrikot vom IIS nutzen. Das Shirt wird kabellos über ein Smartphone mit dem Fahrrad und der Plattform im Internet verknüpft, wo die Daten visualisiert, analysiert und dokumentiert werden. Das Smartphone am Fahrradlenker sammelt die übertragenen Vitalparameter wie Puls und Atemfrequenz sowie die physikalischen Daten – etwa die erbrachte Leistung und die Geschwindigkeit – analysiert diese und schaltet bei Bedarf den Elektromotor zu. "Übersteigt der Puls beispielsweise einen Maximalwert von 150, wird der Fahrer durch den Motor unterstützt und somit entlastet. Sinkt der Puls unter einen Wert von 80 Schlägen pro Minute, wird der Elektromotor gedrosselt und die Tretlast wieder erhöht. Die Motorleistung passt sich also automatisch an die Fitness der Radfahrer an", erläutert Markus Gratzfeld, Ingenieur bei BitifEye. So sei sichergestellt, dass diese sich weder überanstrengten noch unterforderten, ein optimaler Trainingszustand sei jederzeit gewährleistet. Rehapatienten, insbesondere Personen mit Herz- und Gefäßerkrankungen, könnten ihre Leistungsgrenzen besser überwachen, sich mehr zutrauen und ihren Bewegungsradius erweitern.

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