Fibras transformam tecidos em roupas que regulam a respiração

Um novo tipo de fibra chamado OmniFibers pode ser transformado em roupas que detectam o quanto está sendo esticada ou comprimida e, em seguida, fornece feedback tátil imediato na forma de pressão, alongamento lateral ou vibração. Esses tecidos podem ser usados ​​em roupas que ajudam a treinar cantores ou atletas para controlar melhor sua respiração ou que ajudam pacientes em recuperação de doenças ou cirurgias a recuperar seus padrões respiratórios.

As fibras multicamadas contêm um canal de fluido no centro que pode ser ativado por um sistema fluídico. Esse sistema controla a geometria das fibras pressurizando e liberando um meio fluido, como ar comprimido ou água, no canal, permitindo que a fibra atue como um músculo artificial. As fibras também contêm sensores elásticos que podem detectar e medir o grau de alongamento das fibras. As fibras compostas resultantes são finas e flexíveis o suficiente para serem costuradas, tecidas ou tricotadas usando máquinas comerciais padrão.

O compósito de fibra macia, que se assemelha a um fio de fio, tem cinco camadas:o canal de fluido mais interno, um tubo elastomérico à base de silicone para conter o fluido de trabalho, um sensor elástico macio que detecta a tensão como uma mudança na resistência elétrica, um polímero trançado malha externa elástica que controla as dimensões externas da fibra e um filamento não elástico que fornece uma restrição mecânica na extensibilidade geral.

O tamanho extremamente estreito da nova arquitetura de fibra e o uso de material barato tornam relativamente fácil estruturar as fibras em uma variedade de formas de tecido. Também é compatível com a pele humana, pois sua camada externa é baseada em um material semelhante ao poliéster comum. Seu tempo de resposta rápido e a força e variedade das forças que ele pode transmitir permitem um sistema de feedback rápido para treinamento ou comunicações remotas usando háptica (com base no sentido do toque).

As deficiências da maioria das fibras musculares artificiais existentes são que elas são termicamente ativadas, o que pode causar superaquecimento quando usadas em contato com a pele humana, ou têm baixa eficiência energética ou processos de treinamento árduos. Esses sistemas geralmente têm tempos de resposta e recuperação lentos, limitando sua usabilidade imediata em aplicativos que exigem feedback rápido.

Como um teste inicial de aplicação do material, a equipe fez um tipo de roupa íntima que os cantores podem usar para monitorar e reproduzir o movimento dos músculos respiratórios, para depois fornecer feedback cinestésico através da mesma roupa para estimular a postura e os padrões respiratórios ideais para o desejado. desempenho vocal. A equipe fez um cantor se apresentar enquanto usava a roupa feita de OmniFibers e gravou os dados de movimento dos sensores de tensão tecidos na roupa. Em seguida, eles traduziram os dados do sensor para o feedback tátil correspondente.

A mesma abordagem poderia ser usada para ajudar os atletas a aprender a melhor forma de controlar sua respiração em uma determinada situação, com base no monitoramento de atletas realizados, enquanto realizam várias atividades e estimulam os grupos musculares que estão em ação. Eventualmente, essas roupas também podem ser usadas para ajudar os pacientes a recuperar padrões respiratórios saudáveis ​​​​após uma grande cirurgia ou uma doença respiratória como o COVID-19, ou mesmo como um tratamento alternativo para a apneia do sono.

A equipe continuará trabalhando para tornar todo o sistema, incluindo sua eletrônica de controle e suprimento de ar comprimido, ainda mais miniaturizado para mantê-lo o mais discreto possível e desenvolver o sistema de fabricação para poder produzir filamentos mais longos.