Il tessuto “robotico” per controllare i movimenti della respirazione

Un nuovo tipo di fibra, chiamato “OmniFibers”, potrebbe essere usata negli indumenti per allenare la respirazione. È capace di percepire allungamenti e compressioni ed è in grado di fornire un feedback tattile. Il tessuto robotico che integra queste fibre è stato sviluppato da i ricercatori del MIT con collaboratori dell’Università di Uppsala e del KTH Royal Institute of Technology in Svezia.

Il nuovo tessuto potrebbe essere utile per recuperare i giusti movimenti della respirazione da parte di pazienti dopo interventi chirurgici, oppure da parte di coloro che soffrono di malattie respiratorie come l’apnea notturna o COVID-19. Le applicazioni potrebbero essere di vario tipo, non solo in ambito strettamente clinico. Ad esempio, il tessuto potrebbe aiutare atleti e artisti nella regolazione del respiro.

Com’è fatto questo tessuto robotico?

Il tessuto robotico sviluppato è costituito da fibre sottili e flessibili, con un canale centrale in cui è presente un fluido. Le fibre sono costituite da cinque strati: il canale fluidico centrale, un tubo in silicone che contiene il fluido, un sensore in grado di rilevare la deformazione come un cambiamento di resistenza elettrica, una rete polimerica esterna intrecciata e un filamento non elastico per evitare eccessiva estensione.

Il fluido nel canale centrale può essere, ad esempio, aria compressa o acqua. Tale fluido è controllato da una piattaforma di controllo miniaturizzata che ne controlla pressione e portata e, conseguentemente, aziona i movimenti delle fibre. Agendo su vari parametri si può quindi controllare meccanicamente il movimento della fibra.

Questo tessuto intelligente è in grado di piegarsi, allungarsi, arricciarsi e pulsare, fornendo un feedback immediato all’utente. Questa fibra può essere integrata nei tessuti di capi di abbigliamento quotidiano, trasformandoli in degli indumenti che rispondono a diversi stimoli del corpo umano.

Sicuramente vantaggi del nuovo tessuto robotico sono le dimensioni ridotte e i materiali economici. Inoltre, ha un rapido tempo di risposta nel feedback ed è anche compatibile con la pelle umana, in quanto lo strato più esterno è basato su un materiale simile al poliestere.

Com’è stato testato il tessuto robotico?

I ricercatori hanno creato un indumento, per la parte superiore del corpo, con questo tessuto robotico. Questo è stato utilizzato da un cantante esperto, per monitorarne i movimenti respiratori. I dati di movimento ricavati dai sensori sono stati registrati. Questi ultimi sono stati poi tradotti nel corrispondente feedback tattile.

Ottenuto il modello di respirazione corretto, l’indumento può essere utilizzato dai cantanti alle prime armi per avere un feedback sulla postura e quindi sulla respirazione ottimale. Il tessuto è perciò in grado di registrare dati da un esperto, per poi trasferirli tattilmente a qualcuno che sta imparando.

L’indumento progettato è costituito da diversi moduli per monitorare diversi gruppi muscolari, in quanto la respirazione è un processo complesso che comprende vari movimenti. Quindi, l’indumento è in grado di riprodurre e stimolare l’attivazione dei diversi gruppi muscolari.

Utilizzo e sviluppi futuri

Il tessuto robotico potrebbe essere utile non solo per i cantanti, così come i ricercatori hanno inizialmente testato, ma anche in ambito clinico. I pazienti che hanno subito un intervento chirurgico o che stanno vivendo conseguenze di una malattia respiratoria come COVID-19 potrebbero aver bisogno di perfezionare il loro controllo muscolare respiratorio.

Inoltre, i ricercatori vorrebbero rendere il tessuto robotico capace di allenare altri tipi di movimenti muscolare diversi dalla respirazione, diventando quindi utile anche in altri ambiti. Ad esempio, per atleti e ballerini, partendo dai movimenti corretti degli esperti e poi fornendo aiuto ai principianti o per aiutarli a perfezionarsi.

I ricercatori stanno anche sperimentando l’utilizzo di altri fluidi nel canale fluidico allo scopo di aggiungere funzionalità, come la capacità di cambiamento di rigidità. L’obiettivo dei ricercatori è anche quello di rendere l’intero sistema ancora più miniaturizzato e di rendere la fabbricazione completamente automatica.