Las fibras convierten la tela en prendas que regulan la respiración

Un nuevo tipo de fibra llamado OmniFibers se puede convertir en ropa que detecta cuánto se estira o comprime y luego proporciona una respuesta táctil inmediata en forma de presión, estiramiento lateral o vibración. Dichos tejidos podrían usarse en prendas que ayuden a entrenar a cantantes o atletas a controlar mejor su respiración o que ayuden a los pacientes que se recuperan de una enfermedad o cirugía a recuperar sus patrones de respiración.

Las fibras multicapa contienen un canal de fluido en el centro que puede ser activado por un sistema fluídico. Este sistema controla la geometría de las fibras presurizando y liberando un medio fluido, como aire comprimido o agua, en el canal, lo que permite que la fibra actúe como un músculo artificial. Las fibras también contienen sensores estirables que pueden detectar y medir el grado de estiramiento de las fibras. Las fibras compuestas resultantes son lo suficientemente delgadas y flexibles como para coserlas, tejerlas o tejerlas con máquinas comerciales estándar.

El compuesto de fibra suave, que se asemeja a un hilo, tiene cinco capas:el canal de fluido más interno, un tubo elastomérico a base de silicona para contener el fluido de trabajo, un sensor elástico suave que detecta la tensión como un cambio en la resistencia eléctrica, un polímero trenzado malla exterior estirable que controla las dimensiones exteriores de la fibra y un filamento no estirable que proporciona una restricción mecánica en la extensibilidad general.

El tamaño extremadamente estrecho de la nueva arquitectura de fibra y el uso de material económico hacen que sea relativamente fácil estructurar las fibras en una variedad de formas de tejido. También es compatible con la piel humana ya que su capa exterior está basada en un material similar al poliéster común. Su rápido tiempo de respuesta y la fuerza y ​​variedad de las fuerzas que puede impartir permiten un sistema de retroalimentación rápido para entrenamiento o comunicaciones remotas usando háptica (basada en el sentido del tacto).

Las deficiencias de la mayoría de las fibras musculares artificiales existentes son que se activan térmicamente, lo que puede causar sobrecalentamiento cuando se usan en contacto con la piel humana, o tienen una baja eficiencia energética o procesos de entrenamiento arduos. Estos sistemas suelen tener tiempos de respuesta y recuperación lentos, lo que limita su uso inmediato en aplicaciones que requieren una retroalimentación rápida.

Como una aplicación de prueba inicial del material, el equipo hizo un tipo de prenda interior que los cantantes pueden usar para monitorear y reproducir el movimiento de los músculos respiratorios, para luego proporcionar retroalimentación cinestésica a través de la misma prenda para fomentar una postura y patrones de respiración óptimos para el deseado. interpretación vocal. El equipo hizo que un cantante actuara mientras usaba la prenda hecha de OmniFibers y registró los datos de movimiento de los sensores de tensión tejidos en la prenda. Luego, tradujeron los datos del sensor a la retroalimentación táctil correspondiente.

El mismo enfoque podría usarse para ayudar a los atletas a aprender cómo controlar mejor su respiración en una situación dada, basado en el seguimiento de atletas experimentados, mientras realizan diversas actividades y estimulan los grupos musculares que están en acción. Eventualmente, estas prendas también podrían usarse para ayudar a los pacientes a recuperar patrones de respiración saludables después de una cirugía mayor o una enfermedad respiratoria como COVID-19, o incluso como un tratamiento alternativo para la apnea del sueño.

El equipo seguirá trabajando para hacer que todo el sistema, incluida su electrónica de control y el suministro de aire comprimido, sea aún más miniaturizado para mantenerlo lo más discreto posible y desarrollar el sistema de fabricación para poder producir filamentos más largos.