Роботизированный текстиль для восстановления дыхания

Исследователи из Массачусетского технологического института (США), а также сотрудники Уппсальского университета и Королевского технологического института в Швеции разработали "роботизированный текстиль", состоящий из набора управляемых гибких элементов (волокон). Эти волоконные актуаторы приводятся в действие с помощью сжатого воздуха и могут выполнять впечатляющий набор движений. Одежда, изготовленная из таких волокон, может чувствовать, как они растягиваются и сжимаются, и одновременно обеспечивать тактильную обратную связь. Хотя эти ткани могут найти множество применений, разработчики изначально предполагают, что технология может помочь пациентам в восстановлении дыхания после операций или респираторных заболеваний, таких как COVID-19.

Описание своей разработки ученые опубликовали в материалах конференции Association for Computing Machinery’s User Interface Software and Technology.

Система состоит из тонких, гибких волокон с сердцевиной, содержащей либо воздух, либо жидкость, которая может быть сжата или выпущена, чтобы привести волокна в действие, тем самым заставляя их действовать как искусственные мышечные волокна. Гибкость и малый профиль волокон позволяют вшивать или вплетать их в ткани, а их тонкие структуры содержат датчики, которые могут определять степень растяжения волокон во время движения. Волокна могут реагировать очень быстро и не менее быстро предоставлять тактильную обратную связь во время использования.

Волокна состоят из пяти слоев:

• канал для жидкости,
• окружающий силиконовый слой,
• растягивающийся датчик для контроля растяжения во время использования,
• плетеная полимерная сетка и
• нерастягивающаяся нить для предотвращения чрезмерного растяжения.

При использовании в одежде волокна могут найти множество применений, не все из которых медицинские. Например, ученые предполагают, что они могут помочь певцам совершенствовать технику дыхания. Опытный певец может использовать устройство для создания "отпечатка" правильной техники дыхания, а затем новичок может надеть одежду, и она подскажет ему, как активировать определенные мышцы во время пения. Однако в первую очередь совершенствование контроля дыхательных мышц было бы полезно для тех, кто испытывает трудности с дыханием из-за операции или после респираторного заболевания, такого как COVID-19. В целом одежда может быть полезна для широкого спектра тренировок мышц в целях реабилитации.

На следующих этапах исследователи хотят миниатюризировать систему, подающую сжатый воздух, и электрические компоненты системы, а также увеличить потенциальную длину изготавливаемых волокон.