W erze, gdy technologia coraz mocniej przenika do naszej codzienności, smart ubrania przestają być ciekawostką z targów elektroniki, a stają się realnym narzędziem w medycynie, rehabilitacji, sporcie czy interakcji z maszynami. Wyobraź sobie koszulkę, która nie tylko dopasowuje się do Twojego ciała, ale potrafi również zarejestrować Twój oddech, wychwycić każdy ruch palca i ostrzec, gdy coś zaczyna odbiegać od normy.
Technologia SonoTextiles: Jak to działa?
SonoTextiles to innowacyjne rozwiązanie opracowane przez naukowców z ETH Zurich, które łączy zaawansowane technologie akustyczne z klasyczną strukturą tkaniny. W ich skład wchodzą cienkie, elastyczne mikroprzewodniki szklane, które działają jak falowody akustyczne. Na ich końcach znajdują się przetworniki piezoelektryczne (PZT), które generują i odbierają fale dźwiękowe. Gdy fale te przemieszczają się przez włókna, każda zmiana w strukturze materiału – jak dotyk, zgięcie czy ucisk – powoduje tłumienie sygnału. Analizując je, system może precyzyjnie określić, co się dzieje z użytkownikiem i tkaniną.
Smart ubrania wykorzystujące falowody akustyczne z włókien szklanych / Źródło: nature.comDzięki zastosowaniu selektywności częstotliwościowej, możliwe jest przypisanie konkretnych sygnałów do określonych lokalizacji na ubraniu. To z kolei pozwala ograniczyć ilość elektroniki, uprościć architekturę systemu i znacząco zmniejszyć zużycie energii. Technologia FDMA (Frequency Division Multiple Access), znana z telekomunikacji, pozwala na jednoczesną analizę wielu sygnałów w różnych częstotliwościach, co ułatwia przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym i poprawia precyzję odczytów.
Charakterystyka inteligentnych tekstyliów akustycznych / Źródło: nature.comZastosowania
Technologia SonoTextiles może zostać wpleciona w koszulki lub piżamy, co umożliwia nieinwazyjne, precyzyjne monitorowanie rytmu oddechowego. Podczas wdechu i wydechu zmienia się rozciągnięcie tkaniny, co wpływa na propagację fal akustycznych. Takie rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w szpitalach, domach opieki, a choćby w domowych systemach monitoringu zdrowia osób starszych lub pacjentów z chorobami układu oddechowego, takimi jak astma czy POChP.
- Przeczytaj również: Humanoidalne roboty zyskują ludzką zręczność i precyzję
Zintegrowanie mikrofalowodów z palcami rękawicy umożliwia śledzenie każdego ruchu dłoni. Dzięki temu użytkownik może sterować urządzeniami elektronicznymi dzięki gestów. Potencjalne zastosowania obejmują interfejsy komputerowe, kontrolę maszyn w środowiskach przemysłowych, a także systemy wspomagające rehabilitację – np. po udarze, gdzie istotne jest śledzenie dokładności i powtarzalności ćwiczeń.
Macierz włókien akustycznych jako przenośny interfejs dotykowy / Źródło: nature.comSonoTextiles można wykorzystać również do tworzenia matryc dotykowych wbudowanych w ubrania lub elementy wyposażenia wnętrz, np. meble. Każdy punkt styku można zlokalizować i zarejestrować. Może to otworzyć nowe możliwości w dziedzinie interfejsów użytkownika, a także tworzyć udogodnienia dla osób z niepełnosprawnościami.
Inteligentne rękawice do rozpoznawania gestów dłoni / Źródło: nature.comZalety technologii
Technologia SonoTextiles łączy w sobie kilka unikalnych cech, które sprawiają, iż jest wyjątkowo dobrze przystosowana do zastosowań praktycznych. Przede wszystkim tkanina jest bardzo lekka, cienka i oddychająca – nie różni się wizualnie ani dotykowo od tradycyjnej odzieży. Dzięki temu można ją bez problemu nosić przez cały dzień, bez uczucia dyskomfortu.
Drugą zaletą jest również trwałość i odporność na zmienne warunki środowiskowe – mikroprzewodniki szklane i komponenty piezoelektryczne nie ulegają szybkiemu zużyciu, choćby w warunkach wysokiej wilgotności czy częstego prania. To cecha kluczowa w porównaniu do wcześniejszych smart-tekstyliów, które miały tendencję do szybkiej degradacji.
Zastosowania monitorowania fizjologicznego w systemie tekstyliów akustycznych / Źródło: nature.comCo istotne, do produkcji nie wykorzystuje się toksycznych materiałów ani skomplikowanych nanostruktur, co przekłada się na bezpieczeństwo użytkowania, także przez dzieci czy osoby z wrażliwą skórą. Uproszczona architektura zmniejsza też koszty i ułatwia wdrożenie produkcji na większą skalę.
Wyzwania i przyszłość rozwoju
Choć technologia ma ogromny potencjał, wciąż pozostają wyzwania. Najważniejsze z nich to integracja systemów zasilania oraz elektroniki przetwarzającej dane w sposób miniaturowy i energooszczędny. Prace realizowane są również nad wdrożeniem bezprzewodowej transmisji danych i integracją ze telefonami czy systemami chmurowymi.
Naukowcy planują również poszerzyć zastosowania, wprowadzając biodegradowalne komponenty i poszukując sposobów na dostosowanie adekwatności włókien do różnych aplikacji – np. poprzez zmianę ich długości, średnicy czy materiału. Możliwe będzie dostrojenie tkaniny do konkretnych celów: jedne ubrania mogą monitorować parametry oddechowe, inne – służyć do analizy gestów czy postawy ciała.
W perspektywie kilku lat możliwe jest również wdrożenie funkcji sprzężenia zwrotnego – np. delikatnej wibracji, która informowałaby użytkownika o nieprawidłowym oddechu lub błędnym wykonaniu ćwiczenia rehabilitacyjnego.
