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Tragbare Technologien: Q36.5 und Wearables aus Südtirol
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2021-01-21 2021-01-20 20 Januar 2021 - Elmar Burchia
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In den nächsten fünf Jahren wird der weltweite Markt für Wearables einen Wert von rund 60 Milliarden Euro erreichen. So spielen die Wearables auch im Kampf gegen das Coronavirus eine immer wichtigere Rolle. Das Center for Sensing Solutions im NOI Techpark entwickelt indessen spezielle Modelle für Sportler.

Die technologische Forschung gehört mittlerweile zu unserem Alltag und ist auch aus der Bekleidungs- und Modebranche nicht mehr wegzudenken. Immer mehr Unternehmen investieren daher in smarte Kleidung. Tragbare digitale Geräte, die sogenannten Wearables, liegen seit einigen Jahren voll im Trend. Aus diesem Grund hat auch das Südtiroler Unternehmen Q36.5 ein ausgefeiltes Sensorsystem und Computermodell für seine Hightech-Radsportbekleidung entwickelt. Diese Innovation soll insbesondere Radsportlern zusätzlichen Wärmekomfort bieten und eine höhere Leistung ermöglichen. Das Projekt, das in Zusammenarbeit mit dem Center for Sensing Solutions, einem Labor von Eurac Research im NOI Techpark in Bozen, umgesetzt wurde, wird nun auf Schuhe ausgedehnt. Wearables werden über die Bekleidungsbranche hinaus auch in anderen Anwendungsbereichen immer häufiger eingesetzt.

Wearables: Ein stark wachsender Markt

Ein Leben ohne die kleinen smarten Helfer ist kaum mehr vorstellbar. Der Markt für Wearables hat sich in den vergangenen fünf Jahren mehr als verdoppelt und die Technologie entwickelt sich rasant weiter. Dabei sind die tragbaren Geräte ein relativ junges Phänomen: Erst 1997 beschrieb der Professor für Informatik und Visionär des Wearable Computing Steve Mann in einem Artikel, wie Informatiksysteme eines Tages zu einem „zweiten Gehirn“ auf unserer Kleidung und unserem Körper werden könnten. Zu den Wearables zählen Geräte wie Smartwaches, Fitness-Tracker oder Kopfhörer und bis 2014 galten sie mit weltweit 28,8 Millionen verkauften Geräten lediglich als Nischenprodukte. Ein halbes Jahrzehnt später hatte sich das Blatt jedoch gewendet: Die Verkaufszahlen lagen 2019 bei 336,5 Millionen Stück. Analytikern zufolge wird dieser Trend auch nicht abbrechen. Sie rechnen bis 2024 nämlich mit über 500 Millionen verkauften Wearables pro Jahr. 
 

Leistungssensoren von Q36.5 

Auch die Marke Q36.5 aus Bozen, die aus dem Inkubator des NOI Techpark-Vorgängers TIS hervorging, investiert in die neue Generation der smarten Kleidung, bei der die Kleidungsstücke selbst zum digitalen Gerät wird. Die Geschichte des Südtiroler Unternehmens geht auf das Jahr 2003 zurück: Der Gründer Luigi Bergamo und seine Frau Sabrina Emmasi teilen die Leidenschaft für das Radfahren, für Kleidung und die Forschung. Mit Q36.5 wollten sie alle diese Aspekte in einer einzigen Marke vereinen. Das Q im Markennamen steht nicht zufällig für das lateinische Wort „quaerere“ (forschen) und 36.5 bezieht sich auf die ideale Körpertemperatur in Grad Celsius. Die beiden Unternehmer begründen die Wahl des Markennamens so, dass „der eigentliche Zweck jeder technischen Sportbekleidung sowohl beim Radfahren, Laufen, Langlaufen, Wandern als auch beim Bergsteigen die Stabilisierung der Körpertemperatur sein sollte“. Sie betonen außerdem: „Wenn man sich nur auf das Auskühlen und Aufwärmen des menschlichen Körpers beim Sport konzentriert, verliert man schnell den wichtigsten Faktor aus den Augen, nämlich eine konstante und gleichmäßige Körpertemperatur während der gesamten Aktivität.“

Forschungsprojekt im Center for Sensing Solutions von NOI Techpark

Man möchte es kaum glauben, aber gerade die Körpertemperatur kann beim Sport den Unterschied machen: Um optimale Lösungen zur Stabilisierung der Körpertemperatur von Radsportlern (und anderen Sportlern) zu entwickeln, hat Q36.5 in Zusammenarbeit mit Eurac Research das Forschungsprojekt „Thermo Comfort Analysis System“ ins Leben gerufen, das vom Center for Sensing Solutions geleitet wird. Zweck des Projekts ist die objektive Analyse des thermo-hygrometrischen Wohlbefindens der Athleten während der sportlichen Betätigung. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um ein Sensorsystem, mit dem sich das Wohlbefinden der Sportler während des Trainings sehr viel genauer bestimmen lässt als bisher. Es setzt sich aus hochmodernen Sensoren und einem Computermodell zusammen und soll die Überwachung des thermo-hygrometrischen Wohlbefindens von Athleten beim Sporttreiben im Freien ermöglichen. Dabei werden nicht sensorische bzw. subjektive, sondern objektive und mit Instrumenten messbare Parameter untersucht. Das Ergebnis der erfolgreichen Zusammenarbeit zwischen Eurac Research und Q36.5, die sich die geistigen Eigentumsrechte an der Erfindung teilen, ist ein System, mit dem die Forscher des Zentrums für angewandte Forschung in Bozen auch an Kleidungsstücken präzise Tests durchführen können.

„Als nächstes wollen wir eine mobile App entwickeln, die auf IoT (Internet of Things) beruht und Daten aus verschiedenen Datenquellen abrufen kann (z. B. Wetterberichte oder Routenkarten), um dem Endnutzer die für die geplante Aktivität passende Kleidung vorzuschlagen. Sie soll für optimalen Komfort und höchstmögliche Sicherheit beim Sport sorgen“, erklärt Mejia Aguilar Abraham, Senior Researcher von Eurac Research.
 

Korrelation zwischen Schweiß und Tragekomfort der Kleidung

Der Komfort der Athleten hängt davon ab, wie viel Schweiß die Kleidung vom Körper ableiten kann, um die optimale Körpertemperatur zu gewährleisten. Den Forschern ist es mithilfe von diversen Sensoren gelungen, Parameter wie die Körpertemperatur und Feuchtigkeit von Sportlern mit unterschiedlicher Kleidung und unter verschiedenen Bedingungen zu untersuchen, z. B. zu unterschiedlichen Jahreszeiten und Witterungsbedingungen. Die von einer eigens dafür entwickelten Software verarbeiteten Daten lieferten aufschlussreiche Ergebnisse dazu, wie gut verschiedene Gewebearten ein Überhitzen oder Auskühlen des Körpers verhindern können. „Mit dieser Methode können wir die ‚Wertschöpfung des Schichten-Prinzips bei der Sportbekleidung‘ analysieren bzw. die einzelnen Schichten und Kleidungsstücke sowie ihre jeweilige Funktion als Teil des Outfits untersuchen und bewerten. Diese Analysemethode beschränkt sich nicht nur auf die Leistung der unterschiedlichen Gewebe bei Labortests in realitätsfernen Settings“, erläutern die Gründer von Q36.5.

„Smarte Schuhe“ folgen im Februar

In den vergangenen zwei Jahren hat das Unternehmen in Zusammenarbeit mit Experten für Sportschuhe auch an der Entwicklung neuer Schuhe mit dem Namen „Unique Shoes™“ gearbeitet. Dabei folgte Q36.5 dem wissenschaftlichen Ansatz des „Thermo Comfort Analysis System“ und setzte die Testprotokolle nicht nur für Leistungstests der Funktionskleidung, sondern auch der Fahrradschuhe ein. Prototypen und Konkurrenzprodukte wurden diversen Experimenten unterzogen, um ihre Atmungsaktivität und Wärmekapazität zu untersuchen. Dazu wurden Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren an strategischen Punkten an den Schuhen angebracht und Wärmebildkameras eingesetzt. Die erfassten Messwerte werden mit einem Testprotokoll ausgewertet, das die Leistung des Radsportlers berücksichtigt. Die „smarten Schuhe“ werden voraussichtlich im Februar 2021 vorgestellt. Zwischenzeitlich arbeitet Q36.5 zudem an der Entwicklung weiterer „smarter“ Kleidungsstücke und entwickelt neue Stoffe, die während der körperlichen Betätigung mit dem Körper interagieren. Dabei kommen auch innovative Fasern wie Silber- und Biokeramik-Fasern sowie Graphen zum Einsatz.
 

Smarte Helfer im Kampf gegen das Coronavirus

Sowohl für die Funktionskleidung als auch für die Medizinbranche gilt: In Zeiten wie diesen sind die sogenannten Wearables wichtiger denn je. Wissenschaftler wollen sie nämlich auch im Kampf gegen Covid-19 einsetzen. Viele Fitness-Tracker und Smartwatches messen nicht nur den Ruhepuls, sondern auch die Herzfrequenz und den Sauerstoffgehalt im Blut. Sie sammeln außerdem Daten zur Schlafqualität und zur sportlichen Betätigung. Internationale Forschungseinrichtungen, vom Robert Koch Institut (RKI) über das Deutsche Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) bis hin zur Stanford University, arbeiten derzeit an Modellen zur Nutzung dieser Vitalparameter für eine frühzeitige Diagnose von Covid-19. Das Rockefeller Neuroscience Institute der West Virginia University verknüpft zu diesem Zweck die von Wearables aufgezeichneten Daten mit künstlicher Intelligenz: Die Forscher sind davon überzeugt, dass eine Coronavirus-Infektion mit 90-prozentiger Sicherheit drei Tage vor dem Auftreten der ersten Symptome erkannt werden kann. Informationen dieser Art könnten maßgeblich zur Eindämmung des Virus beitragen.

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) arbeitet hingegen an einem kleinen Sensor namens „Elecsa“, der laufend Körperdaten zur Schweißproduktion erfasst. „So kann man das Training und die Gesundheit ständig überwachen – ganz ohne störenden Brustgurt“, berichtet Klaus Hecker, Geschäftsführer der Organic and Printed Electronics Association (OE-A), vor Kurzem in einem Interview. „Für diese neuen Technologien gibt es im Medizin- und Gesundheitsbereich sowie in der Sportindustrie ganz viele nützliche Anwendungsfälle.“ In den nächsten fünf Jahren wird der weltweite Markt für Wearables einen Wert von rund 60 Milliarden Euro erreichen. Dabei werden die smarten Geräte vor allem in der Gesundheitsbranche, d. h. im Medizin-, Fitness- und Wellness-Bereich, eine wichtige Rolle spielen.

FACT SHEET

Das Center for Sensing Solutions von Eurac Research ist ein technisches Kompetenzzentrum, das Forscher und KMU durch maßgeschneiderte Lösungen in zwei Hauptbereichen unterstützt: Überwachungstechnologien (Instrumente) und Entwicklung von Anwendungen und Webservices. Das Labor ist im NOI Techpark untergebracht und arbeitet eng mit dem gesamten Innovationsnetzwerk zusammen, um Prototypen der angewandten Forschung in realistischen Settings zu testen und ihre Komponenten effizienter, widerstandsfähiger und kostengünstiger zu machen sowie zu automatisieren. Das Center for Sensing Solutions (Organisationseinheit der EURAC am NOI) betreibt am NOI ein Labor gemeinsam mit UniBz mit dem Namen „Sensor System Technologies Lab“

 

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