Noile fibre pot face articole de îmbrăcăminte care reglează respirația

Un nou tip de fibră dezvoltat de cercetătorii de la MIT și din Suedia poate fi transformat în îmbrăcăminte care simte cât de mult este întins sau comprimat și apoi oferă feedback tactil imediat sub formă de presiune, întindere laterală sau vibrații. Astfel de țesături, sugerează echipa, ar putea fi utilizate în articole de îmbrăcăminte care îi ajută pe cântăreți sau sportivi să-și controleze mai bine respirația sau care îi ajută pe pacienții care se recuperează după boli sau intervenții chirurgicale să-și recupereze tiparele de respirație. Fibrele multistratificate conțin un canal de fluid în centru, care poate fi activat de un sistem fluidic.

Acest sistem controlează geometria fibrelor prin presurizarea și eliberarea unui mediu fluid, cum ar fi aerul comprimat sau apa, în canal, permițând fibrei să acționeze ca un mușchi artificial. Fibrele conțin și senzori extensibili care pot detecta și măsura gradul de întindere al fibrelor. Fibrele compozite rezultate sunt suficient de subțiri și flexibile pentru a fi cusute, țesute sau tricotate folosind mașini comerciale standard. Fibrele, denumite OmniFibers, sunt prezentate săptămâna aceasta la conferința online de software și tehnologie a interfeței cu utilizatorul a Asociației pentru Computing Machinery, într-o lucrare scrisă de Ozgun Kilic Afsar, doctorand în vizită și afiliat de cercetare la MIT; Hiroshi Ishii, Jerome B. Wiesner Profesor de Arte și Științe Media; și alți opt de la MIT Media Lab, Universitatea Uppsala și KTH Royal Institute of Technology din Suedia. Noua arhitectură de fibră are o serie de caracteristici cheie. Dimensiunea sa extrem de îngustă și utilizarea de materiale ieftine fac relativ ușor structurarea fibrelor într-o varietate de forme de țesătură. De asemenea, este compatibil cu pielea umană, deoarece stratul său exterior se bazează pe un material similar cu poliesterul obișnuit. Și, timpul de răspuns rapid și puterea și varietatea forțelor pe care le poate transmite permit un sistem de feedback rapid pentru antrenament sau comunicații de la distanță folosind haptic (bazat pe simțul tactil).

Afsar spune că deficiențele majorității fibrelor musculare artificiale existente sunt că fie sunt activate termic, ceea ce poate provoca supraîncălzire atunci când sunt utilizate în contact cu pielea umană, fie au eficiență de putere redusă sau procese de antrenament dificile. Aceste sisteme au adesea timpi de răspuns și de recuperare liniști, limitându-le utilizabilitatea imediată în aplicații care necesită feedback rapid, spune ea. Ca aplicație inițială de testare a materialului, echipa a realizat un tip de îmbrăcăminte pe care cântăreții îl pot purta pentru a monitoriza și reda mișcarea mușchilor respiratori, pentru a oferi ulterior feedback kinestezic prin aceeași îmbrăcăminte pentru a încuraja postura optimă și modele de respirație pentru ceea ce doriți. performanța vocală. „Cântarea este deosebit de aproape de casă, deoarece mama mea este cântăreață de operă. Este o soprană ”, spune ea. În procesul de proiectare și fabricare a acestui articol de îmbrăcăminte, Afsar a lucrat îndeaproape cu o cântăreață de operă cu pregătire clasică, Kelsey Cotton. „Mi-am dorit foarte mult să surprind această expertiză într-o formă tangibilă”, spune Afsar. Cercetătorii l-au pus pe cântăreț să cânte în timp ce purta îmbrăcămintea făcută din fibrele lor robotice și au înregistrat datele de mișcare de la senzorii de tensiune țesuți în îmbrăcăminte. Apoi, au tradus datele senzorului în feedback-ul tactil corespunzător. „În cele din urmă am reușit să realizăm atât percepția, cât și modurile de acționare pe care le doream în material textil, să înregistrăm și să reluăm mișcările complexe pe care le-am putea surprinde din fiziologia unui cântăreț expert și să le transpunem într-un necântăreț, corpul unui învățător începător. Deci, nu doar captăm aceste cunoștințe de la un expert, ci suntem capabili să le transferăm haptic cuiva care tocmai învață”, spune ea. Deși această testare inițială este în contextul pedagogiei vocale, aceeași abordare ar putea fi folosită pentru a ajuta sportivii să învețe cum să-și controleze cel mai bine respirația într-o situație dată, pe baza monitorizării sportivilor realizați în timp ce desfășoară diverse activități și stimulând grupele musculare. care sunt în acțiune, spune Afsar.

În cele din urmă, speranța este că astfel de articole de îmbrăcăminte ar putea fi folosite și pentru a ajuta pacienții să-și recapete modele de respirație sănătoase după o intervenție chirurgicală majoră sau o boală respiratorie precum Covid-19, sau chiar ca un tratament alternativ pentru apneea în somn (de care Afsar a suferit în copilărie, ea spune). Fiziologia respirației este de fapt destul de complexă, explică Afsar, care efectuează această lucrare în cadrul tezei sale de doctorat la KTH Royal Institute of Technology. „Nu suntem foarte conștienți de ce mușchi folosim și în ce constă fiziologia respirației”, spune ea. Așadar, articolele de îmbrăcăminte pe care le-au proiectat au module separate pentru a monitoriza diferite grupe de mușchi pe măsură ce purtătorul inspiră și expiră și pot relua mișcările individuale pentru a stimula activarea fiecărui grup de mușchi. Ishii spune că poate prevedea o varietate de aplicații pentru această tehnologie. „Toată lumea trebuie să respire. Respirația are un impact major asupra productivității, încrederii și performanței”, spune el. Sursa: ews.mit.edu