I tessuti sono diventati “intelligenti”

Negli ultimi decenni il mondo della ricerca scientifica e le aziende tecnologiche hanno investito per sviluppare tessuti e indumenti che possano servire all’uomo non solo per l’abbigliamento. Sono così stati ideati i tessuti “intelligenti”: tecnologici, attivi, curativi, termoregolatori ecc.

I progressi in ambito di processo e di ingegnerizzazione dei materiali polimerici, derivanti da recenti sviluppi in campi quali la nanotecnologia, la chimica, l’informatica, l’ingegneria e la tecnologia tessile, insieme alla richiesta da parte della società moderna di ottenere informazioni in tempo reale sullo stato di salute e sull’inquinamento ambientale, hanno condotto allo sviluppo dei cosiddetti smart textiles, noti anche come tessuti intelligenti e tessuti elettronici (e-textiles). Svariate sono le definizioni a essi associate quale ad esempio quella fornita da L.Van Langenhove e C. Hertleer che li definiscono come tessuti in grado di percepire stimoli dall’ambiente esterno, reagire e a loro adattarsi grazie all’integrazione nel materiale tessile di specifiche funzionalità.

Le prime ricerche scientifiche relative agli smart textiles sono state avviate in ambito medico e militare e, in tempi più recenti, in campo sportivo, dell’abbigliamento da lavoro e molti altri ancora.

In particolare, la ricerca scientifica mirata all’integrazione di elettrodi tessili (ma anche sensori ed attuatori) negli indumenti è iniziata alla fine del XX secolo con l’obiettivo di monitorare a lungo termine, o correggere, determinati parametri fisiologici legati allo stato di salute dell’uomo in maniera non invasiva.

Oggi il mercato dei tessuti intelligenti sta crescendo grazie ai progressi in campo industriale e scientifico consentendo anche di manipolare i materiali tessili a livello nanometrico o incorporando componenti microelettroniche in essi. La potenzialità degli smart textiles di concretizzarsi in una tecnologia indossabile e intelligente per applicazioni che ricadono anche nel quotidiano li ha resi uno dei più importanti e interessanti prodotti di confine tra il campo della biologia e la tecnologia.

Applicazioni per la salute e il benessere

Molteplici sono gli esempi di tessuti intelligenti commercialmente disponibili come prodotti per la salute. Alcuni prodotti iconici sono T-shirt per elettrocardiografia, pantaloni per elettromiografia, cappucci per elettroencefalogramma. In particolare, in ambito medico-sanitario, i tessuti elettroniciinterattivi (Iet) sono stati sviluppati per rilevare diversi parametri (ad esempio la pressione sanguigna).

Dal Worth Partnership Project – iniziativa dell’Unione europea legata al programma Cosme – sono risultate soluzioni dedicate ai problemi alla schiena come Dynaback e alla stimolazione sensoriale come Connextyle.

Dynaback è un indumento intelligente che aiuta a ritrovare un’allure naturale, alleviando il mal di schiena e aggiustando la postura grazie a consigli ed esercizi personalizzati. Attraverso una serie di sensori posizionati lungo la spina dorsale è in grado di catturare le dinamiche di ogni corpo: i sensori raccolgono dati specifici del movimento che vengono poi elaborati e inviati al proprio smartphone tramite Bluetooth. In questo modo sarà possibile essere allertati tramite il proprio dispositivo quando si sta assumendo una postura scorretta, quando si stanno svolgendo movimenti sbagliati e quando si è stati a lungo fermi, suggerendo i movimenti più adeguati.

 Ispirata al metodo riabilitativo post ictus Constructing connectivity, Connextyle è una camicia sensoriale che utilizza la stimolazione multisensoriale per consentire ai pazienti di impegnarsi creativamente nelle routine di esercizio, creando schemi ritmici audiovisivi attraverso il movimento del corpo che vengono riportati in una app sul proprio dispositivo. La stimolazione multisensoriale ha dimostrato di migliorare l’attenzione fino al 400% nei pazienti sani, contribuendo a creare nuove vie neurali nel cervello, una caratteristica essenziale per il recupero delle capacità motorie e per riapprendere come usare il proprio corpo. La camicia sensoriale è stata progettata per garantire comfort, sicurezza e uno storico degli esercizi svolti e dei progressi raggiunti: grazie all’app i pazienti possono inoltre condividere il loro lavoro e i loro risultati con altri utenti e rimanere in contatto con il loro terapeuta comodamente da casa.

Negli Stati Uniti sono già in commercio a costi accessibili capi confezionati con tessuti prodotti grazie alle ricerche e agli investimenti di due illustri università: il Mit (Massachusetts Institute of Technology), che ha creato una tutina per bambini che riesce a proteggerli dalla morte in culla, e la Cornell University, le cui ricerche hanno consentito la produzione di magliette che colgono e segnalano la presenza di virus o di batteri pericolosi per la salute e una giacca che si riscalda quando diminuisce la temperatura.

Esempi italiani

A Biella l’Associazione Tessile e Salute e la Piana Technology, nel costante impegno per la ricerca e innovazione nel settore tessile, hanno istituito il premio annuale Elsa Piana.

Il bando di concorso dell’edizione 2021 ha come tema Il miglioramento delle capacità filtranti e del comfort dei dispositivi di protezione individuale (Dpi) in relazione a pandemie di origine virale e riguarda sia i miglioramenti del prodotto tessile sia l’inserimento di prodotti biotecnologici e/o biosensori. La comunicazione della ricerca vincitrice avverrà sul sito www.tessileesalute.it entro il 31 dicembre di quest’anno.

Alcune ricerche delle precedenti edizioni possono fornirci esempi delle possibili applicazioni in ambito salute e delle prospettive future dei capi d’abbigliamento intelligente.

• Un calzino che monitora le fasi del passo

Il modo in cui camminiamo (gait) è influenzato da diversi fattori clinici legati a diverse patologie. È soprattutto il legame tra andatura e malattie neurodegenerative a far crescere l’interesse verso la gait analisys, che può essere sfruttata per individuare precocemente il manifestarsi della patologia.

Gli strumenti diagnostici attuali presentano delle criticità come costi elevati, presenza di operatori e un ingente ingombro. In questo scenario è nata l’idea di Ephi-SPA: un calzino, comodo e dotato di elevata vestibilità, che monitora le fasi del passo valutando le zone di appoggio, il metatarso e il tallone in cui si distribuisce principalmente il peso corporeo durante la camminata, è possibile ricostruire le fasi del passo ed estrarre parametri utili all’analisi.

• Un dispositivo indossabile per l’autopalpazione del seno

I noduli sono più rigidi del seno: nella palpazione sono riconoscibili con la pressione della mano sul seno che, attraverso il tatto, sente la diversa rigidezza. Palpreast è formato da un sistema di gonfiaggio che applica la pressione sul seno e un tessuto sensibile alla pressione che rileva i possibili noduli.

• Fornire energia a dispositivi impiantati nei pazienti 

La ricerca propone l’utilizzo di una tecnica emergente (la fotopolimerizzazione) per realizzare celle solari, batterie e supercapacitori integrabili nei tessuti e in grado di catturare la luce, convertirla in elettricità e fornirla a pacemaker e dispositivi sottocutanei, garantendo loro vita infinita. La ricerca condotta nel campo della fotopolimerizzazione di questi “tessuti energetici” è stata premiata dall’Accademia dei Lincei (Premio Piontelli 2019) e dalla Royal Society of Chemistry (premio Esed 2019 per giovani ricercatori).

 

Generazioni di tessuti

È possibile effettuare una macro-classificazione degli smart textiles in funzione dell’azione che sono in grado di esplicare:

• passivi – di prima generazione, basati su sensori e sensibili a stimoli esterni (fibre ottiche, materiali conduttivi, materiali a memoria di forma…);

• attivi – di seconda generazione: sensibili e capaci di reagire a stimoli esterni. Sono gli attuatori, insieme ai sensori, l’elemento essenziale dei materiali attivi;

• proattivi – di terza generazione, sensibili, capaci di reagire e adattarsi a condizioni o stimoli esterni. Per questa tipologia di controllo attivo è essenziale un’altra unità che agisce da “cervello” in grado di ragionare e agire e che dunque consente, anche grazie l’integrazione dell’elettronica (e-textile), lo sviluppo di applicazioni relative al corpo umano (monitoraggio della salute, tute spaziali, abbigliamento termoregolatore).

 

 

 

Fonti

• K. Choi, H. Park, E. Jeong, S. Peksoz, Scientometric analysis of research in smart clothing: state of the art and future direction, Hum. Centered Des. (2011) 500–508.

• link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-21753-1_56.

• L. Van Langenhove, C. Hertleer, Smart clothing: a new life, International Journal of Clothing Science and Technology. 16 (2004) 63–72. doi:10.1108/09556220410520360.

• M. Stoppa, A. Chiolerio, Wearable electronics and smart textiles: A critical review, Sensors (Switzerland). 14 (2014) 11957–11992. doi:10.3390/s140711957.

• “Welding of E-Textiles for Interactive Clothing” – cordis.europa.eu

• Le nanotecnologie e l’industria tessile: dallo smart wearable alla sensoristica integrata, Francesca A. Scaramuzzo, Sapienza Università di Roma – 2020

• “Fit4You: formazione per l’innovazione tecnologica” – Lombardia Plus 2016-2018

• worthproject.eu

• tessileesalute.it

• aslbi.piemonte.it