Narwhal. Designing a meaningful breathing protection mask for urban people

Today more than 56% of the world’s population lives in urban areas and is exposed to dangerous and harmful levels of airborne pollutants, affecting their health, physical wellbeing and lifespan. A steadily increasing number of people which are moving through these urban environments on a daily basis are looking for ways to protect themselves from this almost invisible threat. After having identified the main urban air pollutants, their diffusion and risk to human health, I analyzed the pains and gains of the protection devices already available to consumers on the market. From this initial research I defined the target product profiles which I then applied to guide the design process in defining the masks’ form, material and functionalities. These primary requirements are explored through the masks’ breathability, wearability and performance. This thesis describes the development process of a meaningful breathing protection mask for urban people. I achieved this not only by focusing on the filtering performance of the mask, but also on the added value obtained by implementing innovative textile applications to improve comfort and performance and enhanced its functionalities by embedding sensors and electronics. By embedding sensing technology within the mask, it is able to monitor its usage and provide the user with relevant data regarding his activity, performance and mask usage through a dedicated mobile application. The materials used in the development of the project have been tested to meet a series of criteria such as the breathability, washability and sustainability. We have identified 3 primary user segments amongst all the potential users of the product, the urban commuter, urban athlete and urban trainer, and developed 3 product profiles which cater to the individual needs of each specific segment. The element these groups have in common is moving through urban environments, although all at different intensities. The commuter on foot or by bicycle and motorcycle to go from home to work, the athlete to go outside and exercise and the trainer to put his body under stress and reach peak performance. The three profiles of the mask have unique and specific elements which satisfy the needs and requirements for each target group. The project has been developed through an experimental hands-on approach through the Open Call for Talents in Residence at Polifactory, the Makerspace of Politecnico di Milano. This has allowed me to experiment with digital fabrication processes within the project. In addition, the project was selected as one of the winners of the Switch2Product competition, and has been pre-incubated for a period of 4 months in Polihub, the incubator of Politecnico di Milano. Supporting the conceptualization and consolidation of the business aspects and strategic development of the project. The network set up during the thesis related activities attracted the interest of investors and industries making this an opportunity to grow Narwhal from concept to startup.

Oggigiorno più del 56% della popolazione mondiale vive in aree urbane ed è esposta a livelli pericolosi di inquinamento atmosferico, un importante fattore di rischio per la loro salute e benessere fisico. Sempre più persone che quotidianamente si muovono attraversando aree urbane stanno cercando di adottare modi per proteggersi da questa minaccia quasi invisibile. Dopo aver identificato i principali inquinanti atmosferici presenti nelle città, la loro diffusione e gli effetti sulla salute umana, in questo studio, sono stati analizzati i punti di forza e gli svantaggi delle mascherine disponibili sul mercato. Da questa ricerca iniziale sono stati definiti i requisiti principali del progetto e applicati al processo progettuale per la definizione delle caratteristiche materiali, estetiche e funzionali della maschera filtrante. I requisiti principali sono stati applicati al prodotto in termini di respirabilità, indossabilità e performance. L'obiettivo di questa tesi è stato lo sviluppo di una maschera per la protezione respiratoria significativo per una persona urbana. Questi obiettivi sono stati raggiunti concentrandosi non soltanto sulla performance filtrante della mascherina, ma anche tramite lo studio e l'applicazione di innovazioni tessili, come valore aggiunto per incrementare il comfort e la performance, e includendo sensori ed elettronica per aumentarne le funzionalità. La sensoristica è stata incorporata allo scopo di monitorare l’uso della mascherina e fornire all’utente dati riguardanti la sua attività, la performance e l'uso della mascherina tramite un'applicazione mobile dedicata. I materiali selezionati per lo sviluppo del prodotto sono stati testati per soddisfare criteri come la respirabilità, la lavabilità e la sostenibilità. Nello specifico sono stati identificati tre segmenti di utenti principali tra tutti gli utenti potenziali, il pendolare urbano, l’atleta urbano e l’allenatore urbano, sviluppando tre proposte di progetto al fine di soddisfare le esigenze individuali di ciascun utente. L’elemento comune tra i tre segmenti è la loro attività all’interno delle aree urbane, ognuno ad intensità diversa. Il pendolare urbano si sposta a piedi, in bicicletta o in moto per spostarsi da casa al lavoro, l’atleta esce all’aria aperta per allenarsi mentre l’allenatore mette il suo corpo sotto sforzo per raggiungere il picco di performance. Il progetto è stato sviluppato tramite un processo sperimentale in Polifactory, il Makerspace del Politecnico di Milano, dopo essere stato ammesso al bando Open Call per i Talenti in Residenza, esplorando l’uso dei processi di fabbricazione digitale. Inoltre, è stato selezionato come uno dei vincitori di Switch2Product, aggiudicandosi così un periodo di pre-incubazione in Polihub, l’incubatore del Politecnico di Milano, per lo sviluppo degli aspetti strategici e di business. Il network instauratosi durante le attività legate allo sviluppo della tesi ha attirato l’interesse di investitori ed aziende, con le quali il progetto Narwhal avrà l'opportunità di crescere da semplice concept a startup.