OmniFibers：呼吸を調整しパフォーマンスと回復を支援するスマートファブリック

OmniFibersと呼ばれる新しい種類の繊維は、どれだけ伸びたり圧縮されたりしているかを感知し、圧力、横方向の伸張、振動という形で即座に触覚フィードバックを提供する衣服に作り変えられます。このようなファブリックは、歌手やアスリートが呼吸をより良くコントロールするのを助ける衣服や、病気や手術からの回復中の患者が呼吸パターンを取り戻すのを助ける衣服に利用できます。

多層繊維の中心には流体チャネルがあり、流体システムで作動させます。このシステムは、圧縮空気や水などの流体媒質をチャネルに加圧・解放することで繊維の形状を制御し、繊維を人工筋肉として機能させます。繊維にはまた、繊維の伸び度合いを検出・測定する伸縮性センサーが含まれます。結果として得られる複合繊維は薄く柔軟で、標準的な商用機械で縫製、織り、編みが可能です。

糸のような外観のソフトファイバーコンポジットは5層構造です：最内部の流体チャネル、作動流体を保持するシリコーンベースのエラストマーチューブ、電気抵抗変化として歪みを検出する柔らかい伸縮性センサー、繊維の外径を制御する編組ポリマー伸縮性外側メッシュ、全体の伸張性に機械的制約を与える非伸縮フィラメント。

OmniFibers：呼吸を調整しパフォーマンスと回復を支援するスマートファブリック

新繊維アーキテクチャの極めて狭いサイズと安価な材料の使用により、繊維を多様なファブリック形態に構造化するのが比較的容易です。また、外層が一般的なポリエステルに類似した材料ベースであるため、人肌との親和性があります。高速応答時間と、付与できる力の強さと多様性により、触覚（触覚ベース）を用いたトレーニングや遠隔通信のための迅速なフィードバックシステムを可能にします。

既存の人工筋肉繊維の多くの短所は、熱で作動するため人肌と接触時に過熱を招くか、電力効率が低いか、煩雑な訓練プロセスが必要なことです。これらのシステムは応答と回復時間が遅く、迅速なフィードバックを必要とする用途での即時使用性を制限しています。

材料の初期テスト用途として、チームは歌手が着用し、呼吸筋の動きを監視・再生し、後で同じ衣服を通じて固有感覚フィードバックを提供し、望ましい声楽パフォーマンスのための最適な姿勢と呼吸パターンを促すタイプの下着を作りました。チームは歌手にOmniFibers製衣服を着用させて演奏させ、衣服に織り込まれた歪みセンサーから動きデータを記録しました。その後、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。

同じアプローチで、アスリートが特定の状況で最適に呼吸をコントロールする方法を学ぶのを助けられます。熟練アスリートを様々な活動で監視し、作用している筋肉群を刺激することに基づいています。将来的には、このような衣服が大手術やCOVID-19のような呼吸器疾患後の患者の健康的な呼吸パターン回復を助けたり、睡眠時無呼吸の代替治療になったりする可能性もあります。

チームは制御エレクトロニクスと圧縮空気供給を含むシステム全体をさらに小型化し、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生産できる製造システムを開発し続けています。

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