繊維は生地を呼吸調節衣服に変えます

OmniFibersと呼ばれる新しい種類の繊維は、それがどれだけ伸ばされているか、または圧縮されているかを感知し、圧力、横方向の伸び、または振動の形で即座に触覚フィードバックを提供する衣類に作ることができます。このような生地は、歌手や運動選手が呼吸をよりよく制御できるように訓練したり、患者が病気や手術から回復して呼吸パターンを回復したりするのに役立つ衣服に使用できます。

多層繊維は、流体システムによって活性化することができる流体チャネルを中央に含んでいます。このシステムは、圧縮空気や水などの流体媒体を加圧してチャネルに放出することで繊維の形状を制御し、繊維が人工筋肉として機能できるようにします。繊維には、繊維の伸びの程度を検出および測定できる伸縮性センサーも含まれています。得られた複合繊維は、標準的な商用機を使用して縫製、織物、または編むのに十分なほど細くて柔軟性があります。

糸のストランドに似た軟質繊維複合材料には、5つの層があります。最も内側の流体チャネル、作動流体を収容するシリコーンベースのエラストマーチューブ、電気抵抗の変化としてひずみを検出する軟質伸縮性センサー、編組ポリマー繊維の外寸を制御する伸縮性のある外側メッシュと、全体的な伸展性に機械的な制約を与える伸縮性のないフィラメント。

新しいファイバーアーキテクチャの非常に狭いサイズと安価な材料の使用により、ファイバーをさまざまなファブリックの形に比較的簡単に構造化できます。外層は一般的なポリエステルと同様の素材を使用しているため、人間の肌にも適合します。その高速な応答時間と、それが与えることができる力の強さと多様性により、触覚を使用したトレーニングまたはリモート通信のための迅速なフィードバックシステムが可能になります（触覚に基づく）。

ほとんどの既存の人工筋肉繊維の欠点は、熱的に活性化され、人間の皮膚と接触して使用すると過熱を引き起こす可能性があるか、電力効率が低いか、トレーニングプロセスが難しいことです。これらのシステムは応答と回復時間が遅いことが多く、迅速なフィードバックを必要とするアプリケーションでの即時の使いやすさが制限されます。

素材の最初のテストアプリケーションとして、チームは歌手が呼吸筋の動きを監視および再生するために着用できるタイプの下着を作成し、後で同じ衣服を通して運動感覚のフィードバックを提供して、目的の最適な姿勢と呼吸パターンを促進しましたボーカルパフォーマンス。チームは、OmniFibersで作られた衣服を着て歌手に演奏させ、衣服に織り込まれたひずみセンサーからの動きデータを記録しました。次に、センサーデータを対応する触覚フィードバックに変換しました。

同じアプローチを使用して、アスリートがさまざまな活動を実行し、活動中の筋肉群を刺激するときに、熟練したアスリートを監視することに基づいて、特定の状況で呼吸を制御する最善の方法を学ぶのに役立ちます。最終的には、このような衣服は、大手術やCOVID-19などの呼吸器疾患の後に、患者が健康な呼吸パターンを取り戻すのを助けるために、あるいは睡眠時無呼吸の代替治療としても使用できます。

チームは、制御電子機器と圧縮空気供給を含むシステム全体をさらに小型化して、できるだけ目立たないようにし、より長いフィラメントを製造できる製造システムを開発することに引き続き取り組んでいきます。