Fremtidsdrakt: I fremtidens redningsdrakter kan man se for seg elektronikk/sensorer/nødpeilesystemer og andre funksjoner integrert i tekstil for økt sikkerhet og komfort. (Bilde: Simen Håkonsen, Pixel Shop/Tor Christian Storholmen Bjørsvik, SINTEF/montasje)

INNSIKT: SMARTE KLÆR

Morgendagens klær kan fortelle deg hvordan du puster

Dagens klær har stort sett som funksjon å beskytte vår hud mot kulde og til en viss grad mot varme og UV-stråler fra sola.

Dessuten skal de transportere fuktighet fra huden og ut til fordampning. Altså enkle funksjoner, bortsett fra alt det der med at «klær skaper folk» da.

Klær er jo det ultimate bærbare vi omgir oss med og kan bli et ideelt sted å bygge inn sensorer, elektronikk og andre ting som utvider bruksområdet.

I Sintef har de jobbet med avansert bekledning i mange år, eksempler på dette er optimalisering av redningsdrakter og arbeidstøy.

Forskningsstiftelsen har etablert en tverrfaglig gruppe som består av forskere innenfor fysiologi, industridesign, elektronikk, materialer og kjemi for å forske på dette temaet.

Coldwear-prosjektet

Den norske forskningen på funksjonelle klær har naturlig nok konsentrert seg om funksjonelle klær med spesiell nytteverdi i Norge, og her er det kaldt klima som peker seg ut.

Coldwear-prosjektet som ble avsluttet i 2012, adresserte utfordringer rundt fysisk yteevne i kulde i ekstreme arbeidssituasjoner og innen elite langrenn. Prosjektet var støttet av Norges forskningsråd, Statoil, Total, Kwintet-gruppen, Janus og Swix.

Hvordan man kan hindre varmetap fra kroppen i forbindelse med ulykker og ekstreme arbeidssituasjoner er et annet område Sintef har jobbet med.

Sintef har arbeidet med å finne ut hvordan mikroelektronikk kan bygges inn i framtidens tekstiler for å gjøre klærne enda «klokere». Bedrifter som blant annet Helly Hansen, Hansen Protection, Norrøna og Devold er interessert i slik forskning.

Les også: Så mye billigere er forbrukerelektronikken blitt

Overvåker folk

Et viktig område er arbeid i farlige omgivelser. Det vil være svært nyttig om klærne til for eksempel brannmenn kunne overvåke tilstanden til personen som bærer dem.

Spesielt hvordan de blir utsatt for varme og hvor mye kroppen deres varmes opp mens de arbeider.

Det er også viktig å følge med på andre vitale funksjoner som pust og hjertefrekvens. Røykdykkere jobber ofte på innsiden av bygninger ute av syne, og sensorer kan da brukes til å «se» hvor og hva røykdykkerne driver med.

Dermed vil man raskere kunne oppdage farlige situasjoner og komme røykdykkeren til unnsetning.

På samme måte kan folk som jobber i sterk kulde, eller under andre ekstreme betingelser, fjern-overvåkes gjennom bruk av funksjonelle klær.

Termiske belastninger

Folk i Statoil som arbeider utendørs om vinteren ved selskapets anlegg på Melkøya, er utsatt for ekstreme arbeidsforhold.

De norske forskerne har sett på hvilke sensorer som kan være nyttig å bruke for å overvåke arbeid i kulde og forhindre skade. De har utviklet en demonstrator-jakke som overvåker de termiske belastningene arbeideren utsettes for.

I veldig kaldt klima er det spesielt temperaturen på hendene som er viktig å holde under oppsikt. Blir de for kalde kan det gå på sikkerheten og helsen løs.

Men å måle temperaturen inne i en hanske, er ikke like lett, for hansker tar man av og på hele tiden. I stedet er jakken utstyrt med flere temperatursensorer.

Den ene måler temperaturen så langt ned mot hånden som det er praktisk mulig. To andre måler temperaturen på innsiden og utsiden av jakken. I tillegg har jakken fuktighetssensorer som kan si noe om hvordan personen svetter, og hvordan varmen tapes.

Les også: Rist på hodet for å avvise en samtale

Overføres trådløst

Dataene fra jakken blir overført trådløst via en brikke i jakken til en mobiltelefon som står i kommunikasjon med programvare som overvåker situasjonen.

Alternativet til slike kroppsbårne sensorer er at anlegget stoppes basert på generelle data om temperatur og vindhastighet målt i høyden.

I mange tilfeller er det mulig å jobbe mye lenger enn slike indikasjoner, fordi situasjonen varierer sterkt for hvert individ og om personen står beskyttet på anlegget.

Jakken har også innebygde bevegelsessensorer som kan brukes til å følge med på aktivitetsnivået og bevegelsene til arbeideren, dette vil på sikt kunne gjøre det mulig å identifisere de ulike oppgavene som arbeideren gjør og for eksempel hvilke vibrasjoner arbeideren blir utsatt for ved bruk av håndholdte verktøy.

Les også: Slik skal sensorene fornye bilen

Helse

Et av markedene for såkalte funksjonelle klær er helse. I slike klær er det mulig å bygge inn en lang rekke sensorer som overvåker kroppen.

Det kan være sensorer som måler oksygen, temperatur, bevegelse, pusten, EKG, posisjonsdata via GPS og en lang rekke andre ting.

I første omgang vil slike klær rette seg mot et profesjonelt marked, men det vil neppe ta lang tid før de følger etter i privatmarkedet.

En utfordring er å kunne vaske tøy med innebygde sensorer i vaskemaskin. Det har begrenset muligheten til å integrere sensorene i plaggene siden det ofte har det vært nødvendig å demontere dem før vask.

Ledningsføringen i tøyet mellom sensorene og hovedkjernen som inneholder blant annet mikrokontroller og trådløs teknologi er også en utfordring, fordi ledningene ikke har samme oppførsel som tekstilene.

Derfor har det vært jobbet med sensorer i ledende polymerer som kan trykkes på tekstilene direkte.

Det utvikles også ledere som kan veves inn i plaggene og som kan strekkes på samme måte som tekstilene uten at det går ut over de elektriske egenskapene. Målet er å lage plagg hvor sensorene har like lang levetid som tekstilene. Og uten at de blir for dyre.

Batteriteknologien legger i dag store begrensninger på hvor integrert slike systemer kan være i form av størrelse og brukervennlighet ved lading eller bytte av batteri.

To bransjer møtes

I utgangspunktet skulle man tro at funksjonelle klær ville være et nytt marked for både tekstil- og elektronikkbransjen.

I praksis har det vist seg å være en utfordring å få de to bransjene som tradisjonelt har hatt lite kontakt med hverandre til å snakke sammen.

Det trengs mye forskning og utvikling i grenseland mellom begge bransjene før slike klær blir et lønnsomt marked.

Sintef har brukt mye tid på å få etablert en felles forankring rundt målene med de to bransjene.

Kilde: Forskningsleder ved Sintef Teknologi og samfunn avdeling Helse, Hilde Færevik og seniorforsker ved Sintef IKT, Trine M. Seeberg

Les også:

Se bilen styre selv gjennom veiarbeidet

Her er mikrofonen som lytter med lys

Dette er Norges ukjente milliardbutikk