باستخدام الموجات الصوتية.. تطوير منسوجات ذكية فريدة تراقب التنفس والحركة

سويسرا – ابتكر فريق من الباحثين من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ نوعا جديدا من المنسوجات الذكية، يمكنه قياس التنفس وتحليل حركات الجسم دون الحاجة إلى إلكترونيات تقليدية.

ويقود الفريق البروفيسور دانيال أحمد، الذي طوّر مع زملائه قماشا ذكيا يحمل اسم SonoTextiles، يعتمد على دمج ألياف زجاجية دقيقة داخل النسيج، تعمل كأجهزة استشعار تنقل الموجات فوق الصوتية وتستجيب للضغط واللمس والحركة.

وتُدمج الألياف الزجاجية في القماش على فواصل محددة، ويُزوّد أحد طرفي كل ليف بجهاز إرسال صغير يطلق موجات صوتية، بينما يحتوي الطرف الآخر على جهاز استقبال يلتقط التغيرات في الموجات الناتجة عن انحناء أو حركة الألياف.

ويعمل كل جهاز إرسال بتردد فوق صوتي فريد (نحو 100 كيلوهرتز)، ما يسمح برصد التغيرات بدقة دون الحاجة لطاقة حسابية عالية، ويقلل من تعقيد معالجة البيانات، وهي من أبرز مشكلات المنسوجات الذكية التقليدية.

ويقول الباحث ينغ تشيانغ وانغ، المعد الرئيسي للدراسة: 'في حين أن الأبحاث السابقة تناولت استخدام الصوت في المنسوجات، فإننا أول من استخدم الألياف الزجاجية بترددات متباينة تتجاوز نطاق السمع البشري'.

وأثبتت التقنية فعاليتها في المختبر، ويأمل الفريق في تطوير تطبيقات واسعة لها، مثل:

مراقبة تنفس مرضى الربو وتنبيههم في حالات الطوارئ.

تحسين أداء الرياضيين عبر تتبع الحركة والوقاية من الإصابات.

ترجمة لغة الإشارة إلى نص أو صوت باستخدام قفازات ذكية.

تقديم تجربة تفاعلية واقعية في تطبيقات الواقع الافتراضي والمعزز.

تصحيح وضعية الجسم، وتنبيه مستخدمي الكراسي المتحركة لتفادي تقرحات الضغط.

ورغم نجاح التجارب، لا تزال هناك تحديات تتعلق بمتانة الألياف الزجاجية، إذ إنها قابلة للكسر أثناء الاستخدام اليومي. إلا أن البروفيسور أحمد أشار إلى أن الفريق يدرس استبدالها بألياف معدنية أكثر صلابة وفاعلية في نقل الصوت.

كما يعمل الباحثون على تعزيز مقاومة الأقمشة للغسيل، وتحسين دمجها بالإلكترونيات، لتوفير منتج ذكي مريح ومنخفض التكلفة وفعال من حيث استهلاك الطاقة.

نشرت تفاصيل الابتكار في مجلة Nature Electronics العلمية.

المصدر: interesting engineering