Haluaisitko treenipaidan, joka seuraisi, miten harjoittelusi tehoaa? Päälle puettava tekniikka kiinnostaa erityisesti urheiluasujen valmistajia, mutta kyllä älyä on luvassa muihinkin vaatteisiin.



Sisältö jatkuu mainoksen alla


Sisältö jatkuu mainoksen alla

TEKSTI:Maria Salonen



Haluaisitko treenipaidan, joka seuraisi, miten harjoittelusi tehoaa?
Päälle puettava tekniikka kiinnostaa erityisesti urheiluasujen valmistajia,
mutta kyllä älyä on luvassa muihinkin vaatteisiin.

Julkaistu Tiede-lehdessä

5/2002




Älyvaate tarvitsee sähköä

Älyvaatteen tiedonkäsittelyyn tarvitaan sähköä samaan tapaan kuin tietoko-neisiin. Vaatteen eri osat viestivät keske-nään radioaalloilla, joten kotitietokoneista tuttuja kaapelirykelmiä ei tarvita. Paris-tosta tulevat johdot on helppo piilottaa kankaan sisään.

Entä kun virta loppuu? Eikö olisi parempi, jos älyvaate tuottaisi itse tarvitsemansa sähkövirran? Tätäkin on jo tutkittu. Esimerkiksi MIT:n medialaboratorion Ted Starner on selvittänyt mahdollisuuksia valjastaa liikkuminen päällä kulkevan tekniikan voimanlähteeksi. Kävelyn tuot-tama energia näyttää tätä nykyä lupaavimmalta, mutta myös hengityksen, sydämen sykkeen ja ruumiinlämmön käyttöä energianlähteenä pidetään mahdollisena.

  Talteenotto ei kuitenkaan ole helppoa, sillä pelkkää lämpöä ei oikein saada sähkövirraksi. Lämpöenergian muuttamiseen sähköksi edes välttävällä hyötysuhteella tarvit-taisiin niin suuri lämpötilaero, ettei se älyvaatteissa ehkä käy päinsä.

• Ruumiinlämpö: Ruumiinlämmön irrot-taman nesteen, hien, käyttö energiaksi voisi olla jopa miellyttävää. Toistaiseksi kehittelyt ovat kuitenkin lapsenkengissä. Lähinnä on Starnerin mukaan suunniteltu märkäpuvun kaltaista tiivistä asua, joka sitoisi lämmön ja muuttaisi sen ener-giaksi. Suunnitelmien käytännöllisyy-dessä, käyttö-mukavuudessa ja tehok-kuudessa on vielä kehitettävää.

• Sydämen syke: Syke kaksinker-taistuu helposti esimerkiksi juostessa, mutta turbiinin lisääminen verenkiertoon rasittaisi todennäköisesti liikaa sydäntä. Silti vain kaksikin prosenttia virtaavan veren energiasta voisi riittää elintoimintoja tarkkailevan mikropiirin sähkönlähteeksi.

• Hengitys: Noin 70-kiloinen ihminen hengittää ilmaa sisään ja ulos keski-määrin 30 litraa minuutissa. Keuh-kojen ja ulkoilman paine-ero on kuitenkin vain prosentin verran, joten tähän virtaukseen sijoitettu turbiini ei kovin vinhaan pyörisi ja teho jäisi pieneksi. Turbiini asennettaisiin naama-riin, joita on jo käytössä esimerkiksi ilmavoimien lentäjillä, astronauteilla tai vaarallisten aineiden käsittelijöillä. Ei kuulosta kovinkaan houkuttelevalta ratkaisulta.

• Kävely: Starnerin laskelmien mukaan keskikokoisen miehen kävelyssä kuluu mekaanista energiaa noin 70 watin teholla, koska kävelijä liikkuu ylös ja alas muutaman sentin joka askeleella. Kengänpohjaan asennettu pietso-säh-köinen materiaali tuottaisi heikon sähkövirran aina, kun se puristuu kokoon ja palaa jälleen alkuperäiseen muotoon-sa. Sähköä tulisi sykäyksittäin, mutta se ei ole ongelma, sillä sähkö voidaan varastoida pieneen akkuun, josta älyvaatteiden elektroniikka saisi virtaa tasaisesti.

  Sähkövirran kaikkeen tähän puku saa moottoripyörästä.

Lihasten kipeytymisen varalta istuimeen voidaan sijoittaa tyyny, joka muotoutuu ajajan takaliston mukaan. Pitkän ajon päätyttyä kuljettaja tuntee itsensä yhtä virkeäksi kuin hyvin nukutun yön jälkeen.

Motoristipukua suunnitteleva tutkija Antti Kortesuo Tampereen teknillisestä korkeakoulusta vahvistaa, että kaikki tuo on jo mahdollista.

Kortesuon mielestä moni älyvaateprojekti kaatuu siihen, että asiakaskunta ei ole eri syistä valmis ostamaan tuotetta.

- Aiomme lisätä motoristipuvun ominaisuuksia vähitellen ja pitää uudet ominaisuudet sen verran maanläheisinä, että asiakkaat haluavat hankkia niitä. Jo nyt otetaan kuitenkin huomioon tulevaisuuden piirteet, jotta asiakas voi myöhemmin päivittää pukunsa ajan tasalle.

Täydellinen ajopuku voisi Kortesuon mukaan olla valmis vuonna 2009.

Avaruustekniikasta arkikäyttöön

- Monet keksinnöt ovat saaneet alkunsa avaruustekniikasta, Kortesuo sanoo. - Goretex, jota nykyään käytetään kaikenlaisissa ulkoiluvaatteissa, kehitettiin aikoinaan avaruuspukuihin.

Toinen avaruustekniikasta viime aikoina tuotteistettu vaate on lämpöä säätelevä tekninen tekstiili, Outlast, jossa käytetään olomuotoaan muuttavaa materiaalia.

- Testasin viime talvena tästä materiaalista tehtyä kerrastoa ja puvun sisävuoria. Voin todeta, että Outlast-vaatteista tulee lähes riippuvaiseksi, Kortesuo sanoo.

Tiede ja muoti yhteistyössä

Philipsin Redhillin tutkimuslaboratoriossa Britanniassa psykologit, muotisuunnittelijat ja tekstiili- ja sähköinsinöörit työskentelevät yhdessä älyvaatteiden kehittämiseksi.

- Ihmiset kantavat jo nyt mukanaan useita eri sähkölaitteita - kännyköitä, kämmenmikroja, korvalappustereoita, MP3-soittimia - ja lisää on tulossa. On pelkästään järkevää yhdistää tuotteet suoraan vaatteisiin, mainitsee tutkimuslaboratorion toimitusjohtaja Peter Saraga yrityksen internet-sivuilla.

Philips on keskittynyt kolmeen älyvaatealueeseen: liike-elämän ammattilaisiin, lasten ja nuorten muotiin ja urheiluvaatteisiin.

Toisissa vaatteissa sähköiset osat ovat irrotettavissa, toisissa puhdistus tapahtuu vain pyyhkimällä pintaa. Tekniikan on oltava turvallista, helppokäyttöistä ja toimivaa, eikä se saa olla häiritsevästi esillä. Todellisuudessa datavaatteiden mukavuudessa, huollettavuudessa ja haluttavuudessa riittää vielä paljon haastetta.

Elintoiminnot tarkkailuun

  kantajan pulssia, verenpainetta ja ruumiinlämpöä.





Älyä kankaaseen

Älyvaate ei aina tarvitse sähkövirtaa toimiakseen, sillä älykkyys saadaan aikaan myös sopivalla kankaan raken-teella. Tällaiset kankaat voivat tasoittaa lämpötilaeroja tai muuttaa väriään tilan-teen mukaan.

• Olomuotoaan muuttavien materi-aalien toiminta perustuu siihen, että sulaminen sitoo lämpöä, kun taas jähmet-tyminen vapauttaa sitä. Tätä samaa ominaisuutta käytetään muun muassa kylmävaraajissa, joilla ruoka-tarvikkeet saadaan pysymään kassissa kylminä.

Elimistön tuottamaa lämpöä voidaan väliaikaisesti varastoida vaatteisiin, joissa on olomuotoaan muuttavia aineita. Varastoitu lämpö voidaan ottaa jälleen käyttöön, kun ihminen alkaa palella. Varastoidessaan lämpöenergiaa nämä aineet muuttuvat kiinteästä neste-mäiseksi ja luovuttaessaan lämpöä nesteestä kiinteäksi. Sulavat ja jälleen jähmettyvät aineet ovat pienissä muovihelmissä. Ne sivellään usein kan-kaaseen, mutta ne voidaan yhdistää myös alun alkaen kuituun.

• Muistimateriaalit muuttavat muoto-aan lämpötilan kohotessa ja palaavat taas alkuperäiseen muotoonsa, kun lämpötila laskee. Tätä voidaan käyttää hyväksi, kun vaatteesta tehdään tilan-teiden mukaan hengittävä. Vaate-kerrosten väliin lisätään kaksikerroksinen kalvo, jonka toisen kerroksen muodostaa muotonsa muistava polymeeri. Lämpötilan laskiessa polymeerimolekyylit kääntyvät niin, että lämpöä eristävä kerros paksunee.

Lämpötilan kohotessa molekyylit muut-tavat muotoaan siten, että kerros ohenee ja molekyylien väliin syntyy aukkoja, joista ilma pääsee vaihtumaan ja samalla kosteus poistumaan.

• Väriään muuttavat materiaalit näyttävät eri valaistuksissa tai eri lämpötiloissa erilaisilta. Esimerkiksi neon-vaatteet toimivat siten, että lyhytaaltoinen sininen valo antaa energiansa kankaas-sa olevalle väriaineelle. Kun värimole-kyylien kaappaama energia saman tien purkautuu, väriaine säteilee kirk-kaasti sille ominaisia värejä.

Lämpötilan tunnistavassa tekstiilissä on samantapaisia nestekiteitä kuin litteässä tietokonenäytössä. Kun lämpö panee nestekiteen pitkulaiset molekyylit uuteen asentoon, ne päästävät läpi valoa ja heijastavat värejä eri tavalla kuin aiemmin.


- Kun urheilija palaa kuumissaan myöhään kotiin ja riisuu data-asunsa, hänen "ajattelevat" alusvaatteensa voivat pyytää kodin lämmönsäätelyjärjestelmää laskemaan lämpötilaa. Muutaman tunnin yöunen jälkeen yövaatteet havaitsevat, että nukkujan aineenvaihdunta on hidastunut ja lämpötila laskenut. Tällöin ne ilmoittavat lämmittimelle, että lämpötilaa voi taas nostaa, maalailee Massachusettsin teknisen korkeakoulun, MIT:n, tutkija Steve Mann nettisivuillaan.

Mielialapusero tunnistaa stressin

MIT:n medialaboratoriossa on jo kehitetty pienikokoinen, vaatteisiin helposti liitettävä järjestelmä, joka tarkkailee elintoimintoja. Se pystyy valvomaan hengitystä, ihon sähkönjohtavuutta, lämpötilaa, verenpainetta, sydämen sykettä ja lihasten sähkövirtaa. Elektrodit kiinnitetään suoraan iholle, ja ilmaisinten vastaanottama tieto voidaan esittää vaatteeseen liitetyllä tekstiä tuottavalla näytöllä.

Tällaisen älypuseron käyttäjä voi seurata esimerkiksi stressitasoaan tietyn ajanjakson aikana. Tarkkailtavia stressin merkkejä voisivat olla muutokset esimerkiksi ihon sähkönjohtavuudessa, sydämen sykkeessä ja keskimääräisessä hengitystiheydessä tai näiden kaikkien ja muiden tekijöiden yhdistelmässä.

Käyttäjä voi määritellä oman stressiprofiilinsa ja antaa järjestelmälle raja-arvot, joiden ylittyessä mielialapusero ilmoittaa: "lopeta työ", "mene syömään", "pidä tauko". Etenkin mukaansa vievän, mielenkiintoisen työn tekijät eivät aina ajoissa huomaa ajan kulumista eivätkä erilaisia rasitusoireita.

Hiihtopuku säätelee lämpötilaa

Viime talvena edestakaisin siksakanneissa säissä lämpöä säätelevä älyvaate olisi ollut mukava tavallisella maijameikäläiselläkin. Materiaaleja, jotka suojaavat lämmönvaihteluilta, tulelta ja säteilyltä, on jo käytössä erityisammateissa ja vaarallisten aineiden kanssa työskentelevillä. Lämmönsäätely on ollut mahdollista myös laskettelujalkineissa ja -käsineissä.

- Tekstiili on älykäs tai vuorovaikutteinen, kun se reagoi jollakin tavalla ympäristöönsä, selvittää tutkija Mailis Mäkinen Tampereen teknillisen korkeakoulun kuitumateriaaliyksiköstä.

Tekstiilitekniikassa kehitetty parafiinin kaltainen, olomuotoaan muuttava aine on pakattu mikroskooppisen pieniin muovihelmiin. Se muuttaa olomuotoaan lämpötilan muuttuessa.

Kun hiihtäjä pukee älytakin päälleen, hänen oma lämpönsä sulattaa osan lämpöä säätelevien muovihelmien sisuksesta. Kiihkeässä laskettelussa elimistö luovuttaa lisää lämpöä, joka sulattaa helmistä loputkin. Sulaminen sitoo lämpöä, joten lämpötila puvun sisällä pysyy miellyttävänä.

Hiihtohissin kyydissä takaisin mäen päälle nouseva laskettelija jäähtyy. Silloin helmien sisus jähmettyy uudelleen ja vapauttaa varastoituneen lämmön.

Lämpöä säätelevät materiaalit toimivat toistaiseksi kapeissa lämpötilarajoissa, yleensä noin 27 ja 38 asteen välillä. Ennusteiden mukaan lähes jokainen merkittävä urheiluvaatteiden valmistaja ottaa jo parin vuoden kuluessa tuotevalikoimaansa lämpöä säätelevistä materiaaleista valmistettuja ulkoiluasuja.

Uimapukukin vaihtaa jo väriään

Viitisen vuotta sitten keksittiin materiaalit, jotka muuttavat väriään ulkoisten tekijöiden, kuten valon, lämpötilan tai ultraviolettisäteilyn, vaikutuksesta. Mailis Mäkinen huomauttaa, että sähkön avulla tekstiilin väriä ei vielä pystytä muuttamaan, mutta tulevaisuudessa sekin on mahdollista.

Muita värinmuutoksen syitä voivat olla paine ja neste. Kuituja, jotka muuttavat väriä veden vaikutuksesta, on käytetty muun muassa huippumuotoilijoiden uimapuvuissa.

Käytännöllisiä sovelluksia valoon reagoivista materiaaleista ovat esimerkiksi hämärässä työskentelevien moottoriteiden korjaajien työpuvut, joissa käytetään valaisevia materiaaleja, ja pimeiden käytävien matoissa hohtavat nuolet, jotka opastavat ulos sähkökatkon aikana.

- Tutkimusta tehdään myös valokuitujen hyödyntämiseksi, mainitsee Mäkinen. - Vaatteen vaatiman taipuisuuden ja joustavuuden vuoksi kyseeseen tulevat tällöin muoviset valokuidut, jotka viime vuosina ovat kehittyneet melkoisesti.

Maria Salonen on tietoyhteiskuntaan erikoistunut vapaa toimittaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla