Questa fibra può trasformare i tuoi vestiti in dispositivi di ascolto

Immagina di poter indossare un orecchio. Probabilmente suona come la trama di una terribile sceneggiatura di fantascienza degli anni ’70. Ma abbiate pazienza con noi: in realtà è il futuro del tessuto e potrebbe benissimo svolgere un nuovo ruolo in alcune applicazioni mediche critiche.

In un nuovo studio pubblicato mercoledì sulla rivista Natura, i ricercatori di tutti gli Stati Uniti hanno creato una fibra che può piegarsi al minimo suono. Quando intrecciate in una camicia, le fibre erano in grado di captare la direzione da cui proveniva un suono, anche deboli come il battito cardiaco di una persona vivente.

“Il progetto sembra molto eccitante”, ha detto a The Daily Beast in una e-mail Swarun Kumar, un ingegnere elettrico della Carnegie Mellon University che non faceva parte dello studio. “Le implicazioni per la salute di questo lavoro, come il rilevamento dei battiti cardiaci e dei ritmi cardiaci, suonano molto [promising].”

Le fibre quando tessute in un tessuto.

Yoel Fink

Questi “tessuti intelligenti” in grado di percepire e rispondere a stimoli esterni (come suono, calore o luce) possono far risalire le loro origini alla ricerca in Giappone alla fine degli anni ’80, quando gli scienziati hanno progettato un filo di seta per avere memoria di forma. Negli ultimi anni abbiamo assistito all’emergere di tessuti intelligenti intessuti con antenne di comunicazione near-field, la tecnologia utilizzata per accoppiare dispositivi ed effettuare pagamenti contactless. Alcuni sono persino in grado di vantare la capacità di piegarsi da soli.

“Un aspetto chiave dei tessuti intelligenti è che la flessibilità li rende più facili da integrare in un ambiente umano”, ha detto a The Daily Beast in un’e-mail Julie Chen, un ingegnere meccanico dell’Università del Massachusetts Lowell che non faceva parte dello studio. “Non solo perché sono ‘indossabili’, ma perché possono conformarsi a forme complesse 3D, anziché essere lastre o scatole rigide”.

Yoel Fink, un ingegnere elettrico del MIT, e i suoi colleghi sono stati incoraggiati a portare i tessuti intelligenti un passo avanti e vedere se era possibile far sì che queste fibre rispondessero al suono.

I ricercatori hanno capito che potevano semplicemente copiare Madre Natura: nell’orecchio umano, l’energia vibrazionale dei suoni fa sì che le fibre dei capelli in profondità all’interno dell’orecchio si muovano avanti e indietro, generando impulsi elettrici che vengono poi trasmessi al cervello per farci elaborare queste vibrazioni come suono.

Ciò ha portato Fink e il suo team a creare una nuova fibra che fosse la giusta quantità di robustezza, pur essendo flessibile e generando un segnale elettrico quando piegata: il tessuto perfetto “orecchio”. Quando hanno testato la sensibilità di una singola fibra, hanno scoperto che potrebbe captare i suoni più impercettibili in una libreria silenziosa con la stessa facilità dei rumori del traffico stradale intenso o di un altoparlante che suona nelle vicinanze. La sensibilità era così puntuale che se qualcuno indossava una maglietta tessuta con le fibre, poteva dire da quale direzione proveniva un suono.

Le fibre iniziano come un blocco di materiale stratificato, chiamato preforma, che viene quindi riscaldato e martellato in un filo.

Yoel Fink

“Quando metti più fibre in un tessuto, potrebbero effettivamente dirti la direzione e potresti sintonizzarle per ascoltare direzioni particolari e con una precisione piuttosto sorprendente”, ha detto a The Daily Beast Fink, un coautore del nuovo studio.

I ricercatori vedono infinite possibilità per il loro tessuto intelligente. L’ovvia applicazione è nel miglioramento degli apparecchi acustici, che secondo Fink hanno difficoltà a discernere la direzione di un suono, in particolare in ambienti rumorosi. Ma il tessuto potrebbe anche aiutare gli ingegneri a progettare tessuti indossabili in grado di misurare i segni vitali, monitorare la polvere spaziale in nuovi tipi di veicoli spaziali e ascoltare i segni di deterioramento negli edifici come crepe e deformazioni emergenti.

“Un ginecologo/ostetrico [doctor] mi ha detto che non abbiamo modi efficaci per eseguire il monitoraggio del cuore fetale fuori dall’ospedale”, ha detto Fink, aggiungendo che il suo team è stato in grado di rilevare con precisione determinati suoni cardiaci quando hanno cucito una fibra proprio sopra il cuore in una maglietta di un sano volontario. “Lavoreremo sicuramente sull’utilizzo della nostra fibra per il monitoraggio del cuore fetale”.

Potenzialmente vogliono anche che le loro fibre agiscano come un boombox o un sistema di cancellazione del suono, cosa che hanno fatto in laboratorio convertendo i segnali elettrici in vibrazioni.

Sebbene le fibre siano super sensibili alle vibrazioni, non possono davvero dire cosa sia un suono in entrata, specialmente se ce ne sono molti ricevuti contemporaneamente. Per questo, Fink e il suo team hanno in programma di ricercare utilizzando algoritmi e apprendimento automatico per identificare il segnale elettrico di un suono e dargli un senso per il futuro utente.

“Le fibre sono onnipresenti: ci sono pochissimi materiali così intimi come le fibre e il tessuto”, ha affermato Fink. “Ci circondano dal momento in cui nasciamo, quindi non sarebbe fantastico se non potessero solo tenerci al caldo e a nostro agio, ma aggiungere davvero valore alle cose?”

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