I touchscreen sono onnipresenti. È difficile immaginare di utilizzare smartphone, computer, orologi digitali e altri dispositivi elettronici moderni senza questa forma di interfaccia uomo-dispositivo. Tuttavia, nonostante la proliferazione di dispositivi con touchscreen, la ricerca si sta concentrando sempre più sulla prossima generazione di dispositivi uomo-macchina, che potrebbero essere indossati come indumenti: i cosiddetti "sensori indossabili".
 
Ora, con un approccio innovativo, Yoshiro Tajitsu dell'Università di Kansai, Osaka, Giappone, e Teijin Limited, Giappone, hanno sviluppato i primi tessuti piezoelettrici al mondo per dispositivi indossabili, costituiti da un nucleo conduttivo di filato di fibra di carbonio; PLLA (acido poli-L-lattico piezoelettrico) e PET (polietilene tereftalato); e un rivestimento esterno di schermatura in fibra di carbonio (Fig. 1).
 
I cavi intrecciati piezoelettrici in PLLA producono segnali elettrici in risposta a quasi ogni tipo di movimento tridimensionale, inclusi piegamenti e torsioni. È importante sottolineare che questi tessuti, simili a quelli dei cavi coassiali, sono intrecciati in cavi intrecciati piezoelettrici per garantire schermatura elettromagnetica e alta sensibilità, pertanto non reagiranno al rumore ambientale proveniente da telefoni cellulari e altre interferenze elettromagnetiche.
 
"La nostra ricerca si concentra sullo sviluppo di indumenti funzionali, a volte chiamati 'e-tessuti'", afferma Tajitsu. "Crediamo che i dispositivi indossabili uomo-macchina consentiranno alle persone di interagire con dispositivi esterni in modo naturale, senza essere limitate o ostacolate dalla necessità di eseguire movimenti complessi, come ad esempio concentrarsi su un pannello di visualizzazione per leggere le istruzioni. Inoltre, i 'tessuti elettronici' devono essere comodi ed eleganti per ottenere un'ampia diffusione. Queste idee hanno portato allo sviluppo dei nostri sensori indossabili sotto forma di cordoncino intrecciato tradizionale giapponese, o Kumihimo, utilizzato nei kimono.".
 
Applicazioni dei cavi intrecciati in PLLA piezoelettrico
 Il professor Tajitsu e i suoi colleghi hanno intrecciato tre tipi di nodi decorativi tradizionali giapponesi (Kame, Kicchyo e Awaji), utilizzati nei kimono tradizionali indossati dalle donne (Fig. 2), con cordoncini intrecciati in PLLA. "Abbiamo analizzato l'ampiezza dei segnali elettrici che ci si poteva aspettare da ciascuno di questi tre nodi", spiega Tajitsu. "I nostri calcoli agli elementi finiti hanno dimostrato che il segnale più forte sarebbe stato prodotto dai nodi Kame e Kicchyo, mentre la risposta dei nodi Awaji sarebbe stata molto piccola. Abbiamo quindi utilizzato i nodi Kame e Kicchyo per potenziali applicazioni.".
 
Un'applicazione comune riguarda i kimono giapponesi (Fig. 2), ad esempio, per attivare uno smartphone e scattare un selfie. "Stiamo collaborando con stilisti in Francia e Italia per progettare abiti realizzati con i nostri cordini intrecciati in PLLA", afferma Tajitsu. "Stiamo esplorando le possibilità di utilizzo per l'abbigliamento tradizionale giapponese, come i kimono da donna, con partner in Giappone". Il cordino intrecciato piezoelettrico in PLLA può essere utilizzato come sensore indossabile, principalmente nei settori della moda, dell'abbigliamento sportivo, dell'arredamento e della sanità, sfruttandone lo stile e la praticità d'uso, caratteristiche non raggiungibili con i dispositivi di rilevamento indossabili convenzionali (Fig. 3).
 
Tra le altre potenziali applicazioni dei cordini intrecciati in PLLA si annoverano il monitoraggio della salute e del movimento. Ad esempio, Tajitsu e colleghi hanno realizzato collane decorative con nodi Kame e Kicchyo, utilizzate con successo per monitorare la frequenza cardiaca misurando la pressione nelle arterie carotidi su entrambi i lati del collo. In particolare, il segnale del polso non è stato influenzato dai movimenti della testa o da altri movimenti del corpo (Fig. 4). "Chi indossa la collana non avverte alcun fastidio, il che la rende un dispositivo indossabile molto utile per il monitoraggio della salute", afferma Tajitsu. "Nei nostri esperimenti, abbiamo trasmesso i segnali agli smartphone tramite Wi-Fi. Abbiamo anche realizzato lacci per scarpe per il monitoraggio del movimento. Si tratta di una tecnologia moderna e molto potente con applicazioni di vasta portata.".
 
 Riferimenti

1) Y. Tajitsu, “Cateteri per il prelievo di campioni di trombosi nei vasi sanguigni mediante fibre polimeriche piezoelettriche”, Applicazioni biomediche di attuatori polimerici elettroattivi, Cap. 21, Editori: Federico Carpi (Università di Pisa, Italia) ed Elisabeth Smela (Università del Maryland, USA), libro Wiley (2009)
2) Y. Tajitsu, “Applicazioni industriali dell'acido polilattico”, Advances in Polymer Science, Springer. (2017)
3) Y. Tajitsu, “Tessuto piezoelettrico di acido poli-L-lattico e sua applicazione al controllo di un robot umanoide”, Y. Tajitsu, Ferroelectric, 515, 1 (2017).
4) Y. Tajitsu, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, in corso di stampa.
 
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