Sensori per vestirsi con intelligenza

Si parla di tecnologie e di sensori da molti anni ma da qualche tempo si iniziano a vedere applicazioni futuristiche soprattutto nell'ambito dei tessuti intelligenti o, in gergo, tessili tecnici o interattivi. C'è chi parla di un mercato da 1 miliardo di dollari.

Gli smart textile vengono definiti come tessili che possono rilevare e reagire alle condizioni ambientali o agli stimoli da sorgenti meccaniche, termiche, chimiche, elettriche o magnetiche. A seconda delle loro attività funzionali i tessuti intelligenti possono essere classificati in tre categorie:

Tessili intelligenti passivi: sono le prime generazioni di tessuti intelligenti, in grado solamente di sentire le condizioni ambientali e gli stimoli.

Tessili intelligenti attivi: sono la seconda generazione comprendente sia attuatori che sensori. Gli attuatori agiscono in funzione del segnale rilevato, o direttamente o attraverso un’unità centrale di controllo. I tessili intelligenti attivi sono i tessuti a memoria di forma, camaleontici, resistenti all’acqua e permeabili al vapore (idrofilici/non porosi), ad accumulo di calore, termoregolanti, ad assorbimento di vapore, a sviluppo di calore e abiti riscaldati elettricamente.

Tessili ultra intelligenti: sono la terza generazione di smart textiles, in grado di sentire, reagire e adattarsi da soli alle condizioni ambientali o ad uno stimolo. Un tessile ultra intelligente consiste essenzialmente in un’unità, che lavora come il cervello, con capacità di cognizione, elaborazione e reazione. La produzione di tessuti ultra intelligenti innesta il tessile con altre branchie: scienza dei materiali, meccanica strutturale, tecnologia dei sensori e degli attuatori, tecnologia di sviluppo di processo, le comunicazioni, l’intelligenza artificiale, la biologia e via dicendo.
In America la sperimentazione è iniziata negli anni 90 ma oggi in tutto il mondo l'evoluzione delle tecnologie Rfid combinate alla sensoristica stanno portando a risultati concreti.

Lo stilista Hussein Chalayan ha realizzato abiti costituiti da microled sensoriali che possono essere programmati per modificare la texture e colori. La designer austriaca Talia Radford, invece, sta lavorando a un progetto, denominato T-shirt Ergoskin. La maglia, infatti, con una leggera vibrazione avvisa chi la indossa di aver assunto una posizione scorretta della schiena. Diverse aziende del fashion stanno integrando Qr code come giochi grafici a valore aggiunto mentre a un livello più sofisticato i brand dello sport, come Nike o Adidas stanno studiando magliette che integrano nanochip in grado di leggere lo stato di salute del paziente in base alla sudorazione o alla frequenza cardiaca.

Il professore Malcolm McCormick dell’Università De Montfort ha sviluppato un nuovo dispositivo utilizzando deboli correnti elettriche, che vengono fatte passate attraverso il seno, lavorando sul principio che le differenze tra i tessuti mammari sani e quelli affetti da tumore modificano il modo in cui la corrente li attraversa. Secondo i ricercatori, il tessuto più denso in caso di tumore rende il passaggio di corrente più difficile e il sistema di misura riesce a rivelarlo. I ricercatori hanno dichiarato che scansionando il seno da diversi angoli, potrebbe essere costruita su un computer una mappa dettagliata sulla quale si notano le situazioni non normali. La tecnologia potrebbe diventare disponibile entro un anno e potrebbe permettere una rapida e autonoma diagnostica della presenza di un tumore al seno.  

Anche in Italia ci sono alcuni progetti attivi, come quello portato avanti da SensiLab, centro di ricerca del Politecnico di Milano, coordinato da Giuseppe Andreoni, che sta studiando delle fibre tessili intelligenti. Al momento il prototipo è una T-shirt composta da cotone e da fili d’argento su cui sono stati inseriti dei nanosensori collegati a un dispositivo elettronico grande non più di sei centimetri, che elabora e memorizza i parametri fisiologici captati e, grazie alla radiofrequenza, li invia a un sistema centrale.
Il dispositivo di monitoraggio è realizzato dalla Sxt, società spin-off del Politecnico, ed è stata testata su giocatori del campionato di calcio di serie A che l’hanno indossata in allenamento ma anche su lavoratori edili per individuare il rischio di infortuni.
«Ci stiamo avvicinando alla produzione industriale – ha spiegato Andreoni -. Stiamo concludendo la fase di validazione, a febbraio la sperimentazione includerà il controllo di bimbi non prematuri nelle prime due ore di vita. Un altro dei nostri obiettivi e di far seguire al monitoraggio il rilascio transdermico di farmaci: creando un filo diretto fra diagnosi e terapia».

Sempre in ambito neonatale, presso l’istituto Itv di Denkendorf, un gruppo interdisciplinare di ricercatori tre anni fa ha sviluppato una tuta speciale per neonati, fornita di sensori che consentono il monitoraggio costante di funzioni vitali come il cuore, la respirazione, e la temperatura della pelle e del corpo che possono essere utilizzate nel rilevamento precoce e nel monitoraggio del cuore e delle malattie circolatorie. I sensori sono attaccati in modo tale da non pizzicare o disturbare il neonato quando sta dormendo.

Il Georgia Tech, durante un progetto condotto dal Dipartimento Navale Statunitense, ha sviluppato una mainboard indossabile, denominata Gtwm, che è stata prodotta per l’utilizzo in condizioni di combattimento. L’indumento utilizza fibre ottiche per rilevare ferite da sparo e sensori speciali che sono collegati al fine di rilevare i segnali vitali durante le condizioni di combattimento. Dispositivi medicali di rilevamento, inseriti nella maglietta computerizzata e a contatto con il corpo, creano una mainboard flessibile. Il tessuto della maglietta è in grado di identificare l’esatta localizzazione del problema fisico o della ferita e trasmette le informazioni in alcuni secondi. Questo aiuta nel determinare chi necessita di un’attenzione immediata nella prima ora di combattimento, che spesso risulta essere la più critica durante la battaglia. Ma i tipi di sensore utilizzati possono essere variati in funzione delle necessità di chi l’indossa adattandosi alle singole esigenze: un vigile del fuoco, ad esempio, potrebbe avere un sensore che monitora i livelli di ossigeno o gas pericolosi.

Si parla anche di abiti che , sfruttando la cinetica, sono in grado di caricare cellule fotovoltaiche integrate nei tessuti, per permettere a chi li indossa di caricare il cellulare o l'iPod.
E a proposito di integrazione dei dispositivi elettronici portatili nei tessili, una citazione va per le due più famose: la giacca Kenpo che possiede lettori Mp3 integrati e i jeans con Ipod della Levis. Ci sono anche molti sforzi effettuati per l’integrazione dei telefoni mobili negli indumenti. Un gruppo di ricerca svedese, ad esempio, ha sviluppato un guanto che incorpora un telefono. L’azienda Interactive Wear Ag, invece, ha presentato una soluzione nell'ambito della sicurezza che prevede un sistema Gps in indumenti per il rilevamento della posizione dell’utilizzatore in caso di scomparsa o rapimento che avranno innumerevoli applicazioni nell’abbigliamento per sport estremi o per i bambini.