30 مارس 2023 -توسط Ecole Polytechnique Federale de Lozanne-تصویر مادون قرمز از پمپ های ادغام شده در یک تی شرت. اعتبار: © LMTS EPFL
امروزه بسیاری از فناوری‌های کمکی پوشیدنی مبتنی بر سیال، به پمپی خاص نیاز دارند که ادغام آن در لباس‌ها غیرعملی-اگر نه غیرممکن است. این منجر به یک تناقض می شود: دستگاه های پوشیدنی به طور معمول به پمپ های غیر قابل پوشیدن متصل می شوند. اکنون، محققان آزمایشگاه مبدل‌های نرم (LMTS) در دانشکده مهندسی راه‌حل ساده‌ای برای این معضل ایجاد کرده‌اند.
هربرت شی، رئیس LMTS می‌گوید: «ما اولین پمپ جهان را به شکل فیبر ارائه می‌کنیم؛ در اصل، لوله‌ای که فشار و سرعت جریان خود را تولید می‌کند. اکنون می‌توانیم پمپ‌های فیبر خود را مستقیماً به پارچه و لباس بدوزیم و پمپ‌های معمولی را پشت سر بگذاریم.»
این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.
آزمایشگاه شی دارای سابقه سیالیت های آینده نگر است. در سال 2019، آنها اولین پمپ کششی جهان را تولید کردند.
مایکل اسمیت، محقق فوق دکتری LMTS و نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «این کار بر اساس نسل قبلی پمپ‌های نرم است. فرمت فیبر به ما امکان می‌دهد پمپ‌های سبک‌تر و قدرتمندتری بسازیم که ذاتاً با فناوری پوشیدنی سازگارتر هستند.
پمپ های فیبر LMTS از یک اصل به نام الکتروهیدرودینامیک تزریق بار (EHD) برای تولید جریان سیال بدون هیچ قطعه متحرک استفاده می کنند. دو الکترود مارپیچی که در دیواره پمپ تعبیه شده اند، مولکول های یک مایع غیر رسانا ویژه را یونیزه و شتاب می دهند. حرکت یون و شکل الکترود یک جریان خالص سیال رو به جلو را ایجاد می کند که منجر به عملکرد بی صدا و بدون لرزش می شود و فقط به منبع تغذیه و باتری به اندازه کف دست نیاز دارد.
برای دستیابی به ساختار منحصربه‌فرد پمپ، محققان یک تکنیک جدید ساختند که شامل پیچاندن سیم‌های مسی و نخ‌های پلی‌اورتان به هم دور یک میله فولادی و سپس ذوب آنها با گرما است. پس از برداشتن میله، الیاف 2 میلی متری را می توان با استفاده از تکنیک های استاندارد بافندگی و دوخت در منسوجات ادغام کرد.
طراحی ساده پمپ دارای چندین مزیت است. مواد مورد نیاز ارزان و به راحتی در دسترس هستند و فرآیند تولید را می توان به راحتی افزایش داد. از آنجایی که مقدار فشار تولید شده توسط پمپ مستقیماً با طول آن در ارتباط است، لوله ها را می توان برش داد تا با کاربرد مطابقت داشته باشد و عملکرد را بهینه کند و وزن را به حداقل برساند. بر اساس طراحی قوی می توان آن را با مواد شوینده معمولی نیز شست.
نویسندگان قبلاً نشان داده‌اند که چگونه می‌توان از این پمپ‌های فیبر در فناوری‌های پوشیدنی جدید و هیجان‌انگیز استفاده کرد. برای مثال، آنها می‌توانند مایع سرد و گرم را از طریق لباس‌ها برای کسانی که در محیط‌های با دمای شدید یا در یک محیط درمانی کار می‌کنند برای کمک به مدیریت التهاب گردشی کنند. و حتی برای کسانی که به دنبال بهینه سازی عملکرد ورزشی هستند.
اسمیت می‌گوید: «به هر حال این کاربردها به لوله‌های طولانی نیاز دارند و در مورد ما، لوله همان پمپ است. این بدان معناست که می‌توانیم مدارهای سیال بسیار ساده و سبکی بسازیم که پوشیدن آنها راحت باشد».
این مطالعه همچنین ماهیچه‌های مصنوعی ساخته شده از پارچه و پمپ‌های فیبر تعبیه‌شده را توصیف می‌کند که می‌توانند برای تقویت اسکلت‌های بیرونی نرم برای کمک به حرکت و راه رفتن بیماران استفاده شوند.
این پمپ حتی می تواند با شبیه سازی حس دما، بعد جدیدی را به دنیای واقعیت مجازی بیاورد. در این حالت، کاربران دستکشی با پمپ‌های پر از مایع سرد یا گرم می‌پوشند که به آنها اجازه می‌دهد تغییرات دما را در پاسخ به تماس با یک شی مجازی احساس کنند.
محققان در حال حاضر به دنبال بهبود عملکرد دستگاه خود هستند. اسمیت می‌گوید: «پمپ‌ها در حال حاضر عملکرد خوبی دارند، و ما مطمئن هستیم که با کار بیشتر، می‌توانیم به بهبود در زمینه‌هایی مانند کارایی و طول عمر ادامه دهیم. کار بر روی افزایش تولید پمپ های فیبر آغاز شده است، و LMTS همچنین برنامه هایی برای تعبیه آنها در دستگاه های پوشیدنی پیچیده تر دارد.
شی می‌گوید: «ما معتقدیم که این نوآوری یک تغییر دهنده بازی برای فناوری‌های پوشیدنی است.
