Les fibres transforment le tissu en vêtements régulant la respiration

Un nouveau type de fibre appelé OmniFibers peut être transformé en vêtement qui détecte à quel point il est étiré ou compressé, puis fournit une rétroaction tactile immédiate sous forme de pression, d'étirement latéral ou de vibration. Ces tissus pourraient être utilisés dans des vêtements qui aident à entraîner des chanteurs ou des athlètes à mieux contrôler leur respiration ou qui aident les patients qui se remettent d'une maladie ou d'une intervention chirurgicale à retrouver leur respiration.

Les fibres multicouches contiennent un canal de fluide au centre qui peut être activé par un système fluidique. Ce système contrôle la géométrie des fibres en mettant sous pression et en libérant un milieu fluide, tel que de l'air comprimé ou de l'eau, dans le canal, permettant à la fibre d'agir comme un muscle artificiel. Les fibres contiennent également des capteurs extensibles qui peuvent détecter et mesurer le degré d'étirement des fibres. Les fibres composites résultantes sont suffisamment fines et flexibles pour être cousues, tissées ou tricotées à l'aide de machines commerciales standard.

Le composite de fibres souples, qui ressemble à un brin de fil, comporte cinq couches :le canal de fluide le plus interne, un tube élastomère à base de silicone pour contenir le fluide de travail, un capteur extensible souple qui détecte la contrainte comme un changement de résistance électrique, un polymère tressé maille extérieure extensible qui contrôle les dimensions extérieures de la fibre, et un filament non extensible qui fournit une contrainte mécanique sur l'extensibilité globale.

La taille extrêmement étroite de la nouvelle architecture de fibres et l'utilisation de matériaux peu coûteux permettent de structurer relativement facilement les fibres en une variété de formes de tissu. Il est également compatible avec la peau humaine puisque sa couche externe est basée sur un matériau similaire au polyester commun. Son temps de réponse rapide et la force et la variété des forces qu'il peut transmettre permettent un système de rétroaction rapide pour la formation ou les communications à distance utilisant l'haptique (basé sur le sens du toucher).

Les défauts de la plupart des fibres musculaires artificielles existantes sont qu'elles sont soit activées thermiquement, ce qui peut provoquer une surchauffe lorsqu'elles sont utilisées en contact avec la peau humaine, soit qu'elles ont une faible efficacité énergétique ou des processus d'entraînement ardus. Ces systèmes ont souvent des temps de réponse et de récupération lents, ce qui limite leur utilisation immédiate dans les applications qui nécessitent un retour d'information rapide.

En tant qu'application de test initiale du matériau, l'équipe a créé un type de sous-vêtement que les chanteurs peuvent porter pour surveiller et reproduire le mouvement des muscles respiratoires, pour ensuite fournir une rétroaction kinesthésique à travers le même vêtement afin d'encourager une posture et des schémas respiratoires optimaux pour le désir. prestation vocale. L'équipe a fait jouer un chanteur tout en portant le vêtement en OmniFibers et a enregistré les données de mouvement des capteurs de contrainte tissés dans le vêtement. Ensuite, ils ont traduit les données du capteur en retour tactile correspondant.

La même approche pourrait être utilisée pour aider les athlètes à apprendre comment contrôler au mieux leur respiration dans une situation donnée, basée sur le suivi des athlètes accomplis, lors de la réalisation de diverses activités et de la stimulation des groupes musculaires en action. À terme, ces vêtements pourraient également être utilisés pour aider les patients à retrouver une respiration saine après une intervention chirurgicale majeure ou une maladie respiratoire telle que le COVID-19, ou même comme traitement alternatif de l'apnée du sommeil.

L'équipe continuera à travailler sur la fabrication de l'ensemble du système, y compris son électronique de contrôle et son alimentation en air comprimé, encore plus miniaturisé pour le garder aussi discret que possible et de développer le système de fabrication pour pouvoir produire des filaments plus longs.