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Aktive Hightech-Kleidung unterstützt Atmung

MIT-System mit Dehnungssensoren und Hohlfasern für Sänger, Sportler und Corona-Patienten


MIT-Stoff: eingewebte Hohlfasern bringen viele Vorteile mit sich (Foto: mit.edu)
MIT-Stoff: eingewebte Hohlfasern bringen viele Vorteile mit sich (Foto: mit.edu)

Cambridge (pte017/15.10.2021/11:30) - Forscher unter der Leitung des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu haben einen funktionalen Hightech-Textilstoff mit Dehnungssensoren und Hohlfasern entwickelt. Damit können Menschen zum Beispiel ihre Atmung gezielt kontrollieren. Das ist besonders wichtig für Sportler und Sänger, könnte aber auch Corona-Patienten bei der Rehabilitation helfen.

Druckluft steuert Bewegung

Die Sensoren erfassen Dehnungen, wie sie durch Einatmen im Bauch auftreten und wirken sofort dagegen. Das gelingt durch Druckluft, die in die Hohlfasern gepresst wird. Die mehrschichtigen Fasern namens "OmniFibres" enthalten im Zentrum einen Kanal, der sich durch ein fluidisches System aktivieren lässt. Dieses System steuert die Geometrie der Fasern durch Druckluft, so dass die Faser als künstlicher Muskel fungiert.

Bewegungen werden aufgezeichnet und später ausgewertet, um atmungsunterstützende Bewegungen zu trainieren. Umhüllt sind sie von einem hautfreundlichen Kunststoff. Die Verbundfasern sind dünn und flexibel genug, um mit Standardmaschinen gewoben, vernäht oder gestrickt zu werden. Druckluftgenerator und Mikroelektronik für die Steuerung sind in einem kleinen Kästchen verbaut, das an der Taille getragen wird.

Besser als bisherige Konzepte

Die Fasern wurden gerade auf der Online-Konferenz "Interface Software and Technology" der Association for Computing Machinery http://uist.acm.org/uist2021 von Ozgun Kilic Afsar, einer Gastdoktorandin am MIT, vorgestellt. Ihr zufolge liegen die Mängel der meisten vorhandenen künstlichen Muskelfasern darin, dass sie entweder thermisch zu aktivieren sind, was bei Kontakt mit Haut zu Überhitzung führen kann, oder sie verbrauchten zu viel Energie und das Training mit ihnen sei sehr anstrengend. Außerdem seien sie meist zu langsam.

Für einen ersten Test hat das Team Unterwäsche hergestellt, die Sänger tragen können, um die Bewegungen der Atemmuskulatur, etwa eines trainierten Sängers, aufzuzeichnen. In dem Fall war es die klassisch ausgebildete Opernsängerin Kelsey Cotton. Das Kleidungsstück zeichnete ihre Atmungsbewegungen auf. Die Daten ließen sich später nutzen, um mithilfe des gleichen Kleidungsstücks die Bewegungen nachzuspielen, sodass ein Nachwuchssänger seine Atmungsbewegungen anpassen kann.



(Ende)
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