OmniFibers: Serangka Cerdas yang Mengatur Nafas untuk Kinerja dan Pemulihan
Serangka baru yang disebut OmniFibers dapat dibuat menjadi pakaian yang merasakan seberapa besar mereka diregangkan atau ditekan dan kemudian memberikan umpan balik taktil langsung dalam bentuk tekanan, regangan lateral, atau getaran. Kain semacam ini dapat digunakan dalam pakaian yang membantu melatih penyanyi atau atlet untuk lebih baik mengontrol nafas mereka atau yang membantu pasien yang pulih dari penyakit atau operasi untuk memulahi pola nafas mereka.
Serangka berlapisan berisi saluran cairan di tengah yang dapat diaktifkan oleh sistem fluida. Sistem ini mengontrol geometri serangka dengan menekan dan melepaskan medium cairan, seperti udara terkompresi atau air, ke dalam saluran, memungkinkan serangka untuk bertindak sebagai otak buatan. Serangka juga berisi sensor regangan yang dapat mendeteksi dan mengukur tingkat regangan serangka. Serangka komposit yang dihasilkan tipis dan fleksibel cukup untuk jahit, tenun, atau benang menggunakan mesin komersial standar.
Komposit serangka lunak, yang menyerupa benang benang, memiliki lima lapisan: saluran cairan terdalam, tabung elastomer berbasis silicone untuk menahan cairan kerja, sensor regangan lunak yang mendeteksi regangan sebagai perubahan resistansi listrik, jaring luar polimer gefletsi yang dapat diregangkan yang mengontrol dimensi luar serangka, dan filamen tidak dapat diregangkan yang memberikan batasan mekanis pada ekstensibilitas keseluruhan.
Arsitektur serangka baru yang sangat sempit dan penggunaan bahan murah membuat relatif mudah untuk menyusun serangka ke dalam berbagai bentuk kain. Ini juga kompatibel dengan kulit manusia karena lapisan luarnya berbasis bahan yang mirip dengan polyester umum. Waktu respons yang cepat dan kekuatan serta ragam gaya yang dapat dihasilkan memungkinkan sistem umpan balik cepat untuk pelatihan atau komunikasi jarak jauh menggunakan haptics (berdasarkan perasaan sentuhan).
Keterbatasan sebagian besar serangka otak buatan yang ada adalah bahwa mereka atau diaktifkan termal, yang dapat menyebabkan overheat saat digunakan dalam kontak dengan kulit manusia, atau mereka memiliki efisiensi daya rendah atau proses pelatihan yang membosankan. Sistem ini sering memiliki waktu respons dan pemulihan yang lambat, membatasi kegunaan langsung mereka dalam aplikasi yang memerlukan umpan balik cepat.
Sebagai aplikasi uji awal dari material, tim membuat jenis pakaian dalam yang dapat dipakai penyanyi untuk memantau dan memutar kembali gerakan otot pernapasan, untuk kemudian memberikan umpan balik kinestetik melalui pakaian yang sama untuk mendorong postur dan pola nafas yang optimal untuk kinerja vokal yang diinginkan. Tim meminta penyanyi bertugas sambil mengenakan pakaian yang terbuat dari OmniFibers dan merekam data gerakan dari sensor regangan yang benang ke dalam pakaian. Kemudian, mereka menterjemahkan data sensor ke umpan balik taktil yang sesuai.
Pendekatan yang sama dapat digunakan untuk membantu atlet mempelajari cara terbaik untuk mengontrol nafas mereka dalam situasi tertentu, berdasarkan pemantauan atlet yang tercapai, saat mereka melakukan berbagai aktivitas dan merangsang kelompok otot yang sedang beraksi. Pada akhirnya, pakaian semacam ini juga dapat digunakan untuk membantu pasien memulahi pola nafas yang sehat setelah operasi besar atau penyakit pernapasan seperti COVID-19, atau bahkan sebagai alternatif perawatan untuk sleep apnea.
Tim akan terus bekerja untuk membuat seluruh sistem, termasuk elektronika kontrol dan pasokan udara terkompresi, bahkan lebih miniatur untuk menjaga agar tetap tidak mengganggu sebanyak mungkin dan untuk mengembangkan sistem manufaktur yang dapat menghasilkan filamen yang lebih panjang.
