20 okt. 2021
3 minuten
Een nieuw soort vezel kan worden verwerkt tot kleding die voelt hoeveel het wordt uitgerekt of samengedrukt, en dan onmiddellijk voelbare feedback geeft in de vorm van druk, zijwaartse rek of vibratie. Dergelijke stoffen zouden kunnen worden gebruikt in kledingstukken die zangers of atleten helpen hun ademhaling beter onder controle te houden, of die patiënten die herstellen van een ziekte of operatie helpen hun ademhalingspatroon te herstellen.
De meerlagige vezels bevatten een vloeistofkanaal dat kan worden geactiveerd door een een vloeibaar medium, zoals perslucht of water. Rekbare sensoren detecteren daarbij de mate van rek van de vezels. De composietvezels zijn dun en flexibel genoeg om te worden genaaid, geweven of gebreid met standaard commerciële machines.
De zachte vezelcomposiet, die lijkt op een draadstreng, heeft vijf lagen: het binnenste vloeistofkanaal, een op siliconen gebaseerde elastomere buis om de werkvloeistof te bevatten, een zachte rekbare sensor die spanning detecteert als een verandering in elektrische weerstand, een gevlochten polymeer rekbaar buitengaas dat de buitenafmetingen van de vezel regelt, en een niet-rekbaar filament dat een mechanische beperking geeft aan de algehele rekbaarheid.
De extreem smalle afmeting en het gebruik van goedkoop materiaal maken het relatief eenvoudig om de vezels in verschillende weefselvormen te structureren. De buitenste laag is gebaseerd op een materiaal dat lijkt op polyester. En dankzij de snelle responstijd en de kracht en verscheidenheid van de krachten die het kan uitoefenen, is een snel feedbacksysteem mogelijk voor training of communicatie op afstand met behulp van haptiek.
Afsar zegt dat de tekortkomingen van de meeste bestaande kunstmatige spiervezels zijn dat ze ofwel thermisch worden geactiveerd, wat oververhitting kan veroorzaken bij gebruik in contact met de menselijke huid, of dat ze een laag energierendement of zware trainingsprocessen hebben. "Deze systemen hebben vaak trage respons- en hersteltijden, waardoor ze niet direct bruikbaar zijn in toepassingen die snelle feedback vereisen."
De ademhaling van een ervaren zanger voelen
Als eerste testtoepassing van het materiaal maakte het team een soort ondergoed dat zangers kunnen dragen om de beweging van de ademhalingsspieren te volgen en opnieuw af te spelen, om kinesthetische feedback te krijgen via het kledingstuk.
Bij het ontwerp en fabricageproces van dit kledingstuk heeft Afsar nauw samengewerkt met operazangeres, Kelsey Cotton. De onderzoekers lieten de zanger optreden terwijl hij het kledingstuk van hun robotvezels droeg, en registreerden de bewegingsgegevens van de spanningssensoren die in het kledingstuk waren geweven. Vervolgens vertaalden ze de sensorgegevens naar de bijbehorende tactiele feedback. "Uiteindelijk waren we in staat om zowel de detectie- als de bedieningsmodi te bereiken die we in het textiel wilden, om de complexe bewegingen die we konden vastleggen uit de fysiologie van een ervaren zanger op te nemen en opnieuw af te spelen, en deze te transponeren naar een niet-zanger, het lichaam van een beginnende leerling. We leggen dus niet alleen de kennis vast van een expert, maar we kunnen die ook haptisch overdragen aan iemand die net aan het leren is."
Atleten en patiënten
Dezelfde benadering kan worden gebruikt om atleten te helpen leren hoe ze hun ademhaling in een bepaalde situatie het beste kunnen beheersen, op basis van het volgen van ervaren atleten. Uiteindelijk is de hoop dat dergelijke kledingstukken ook kunnen worden gebruikt om patiënten te helpen weer een gezond ademhalingspatroon te krijgen na een grote operatie of een luchtwegaandoening zoals Covid-19, of als alternatieve behandeling voor slaapapneu.
Vervolmaking systeem
Afsar is van plan te blijven werken aan het maken van het hele systeem, inclusief de besturingselektronica en persluchttoevoer, nog meer geminiaturiseerd om het zo onopvallend mogelijk te houden, en om het productiesysteem te ontwikkelen om langere filamenten te kunnen produceren. De komende maanden is ze van plan om te experimenteren met het gebruik van het systeem voor het overdragen van vaardigheden van een deskundige naar een beginnende zangeres, en later om verschillende soorten bewegingspraktijken te verkennen, waaronder die van choreografen en dansers.
Anderen lazen ook
