Percée MIT : vêtements extensibles lavables en machine avec capteurs intégrés pour surveillance temps réel des signes vitaux

Des chercheurs du MIT ont été pionniers d'une méthode pour tisser des capteurs directement dans des tissus extensibles, créant des vêtements qui surveillent en continu les signes vitaux tels que la température, la respiration et le rythme cardiaque tout en restant entièrement lavables en machine.

Ces vêtements intelligents et ajustés peuvent être déployés pour la surveillance de patients à distance — des soins à domicile aux hôpitaux — ainsi que pour le suivi de la performance des athlètes. Ils soutiennent aussi la télémédecine, un besoin critique pendant la pandémie de COVID-19 où les cliniciens consultent de plus en plus les patients virtuellement.

« Nous pouvons intégrer n'importe quel composant électronique disponible dans le commerce — ou circuitry personnalisé de laboratoire — dans des textiles du quotidien, produisant des vêtements conformables », a dit Canan Dagdeviren, professeure assistante en Arts et Sciences des Médias au MIT. « Le système est entièrement personnalisable, nous permettant d'adapter les vêtements pour quiconque nécessite des données physiologiques continues telles que la température ou le rythme respiratoire. »

La technologie repose sur le contact par compression : les capteurs pressent contre la peau, pourtant le vêtement entier — incluant l'électronique embarquée — reste lavable. La recherche de l'équipe, publiée dans Nature, démontre que la plateforme textile peut être personnalisée en forme, taille et fonction en utilisant des techniques standard de fabrication textile à haut débit et de patronnage de vêtements.

Baptisée Stretchable Electronic Textile Conformable Suit (E-TeCS), la conception imite une chemise de compression, atteignant un contact cutané avec une douce pression de 25 mmHg qui améliore le confort et la précision des capteurs.

Le costume est construit à partir d'un tissu tissé sur mesure qui loge des bandes électroniques flexibles et extensibles. Ces bandes, qui incluent des ICs de capteurs et des interconnexions, sont fabriquées sur PCB flexibles industriels deux couches puis encapsulées avec du polyuréthane thermoplastique (TPU TE-11C, DuPont) et un encapsulant lavable (PE773, DuPont).

E-TeCS délivre une précision remarquable : température cutanée à ±0,1 °C avec résolution 0,01 °C, et détection rythme cardiaque et respiration avec une précision de 0,0012 m/s² grâce à la détection inertielle méchano-acoustique.

L'électronique tricotée peut s'étirer jusqu'à 30 % sur 1 000 cycles sans perte significative de performance mécanique ou électrique.

L'intégration d'électronique dans les textiles offre mobilité et confort améliorés pour les utilisateurs, selon les chercheurs. Les solutions existantes sont souvent limitées à la détection mono-paramètre ou manquent d'évolutivité et d'extensibilité pour applications de contact cutané.

L'approche du MIT combine des dispositifs électroniques minces et personnalisables — incluant ICs du commerce et interconnexions — avec des substrats plastiques qui peuvent être tissés dans des tissus tricotés en utilisant de la fabrication à haut débit. Le résultat est un vêtement style compression qui assure un contact cutané fiable.

Pour prouver la fabricabilité, l'équipe a produit sept modules : quatre de détection de température, un de détection inertielle, et deux modules d'interconnexion. Ils ont incorporé 66 capteurs de température et 20 bandes d'interconnexion sur un PCB flexible 25 × 27,5 cm (KingCredie).

L'architecture du réseau de capteurs connecte chaque capteur horizontalement via des interconnexions, canalisant les signaux vers une couche externe qui loge un module Bluetooth Low Energy (BLE), un microprocesseur et une source d'alimentation.

Démontrant l'évolutivité, les chercheurs ont fabriqué un prototype de chemise qui montre la production rouleau-à-rouleau de tissus à capteurs embarqués. Ces tissus peuvent être coupés, assemblés et adaptés pour convenir à diverses applications.

Les travaux futurs incluent le développement de types de vêtements additionnels — comme des pantalons — et l'intégration de capteurs pour d'autres indicateurs de santé comme la saturation en oxygène sanguin.

Pour un aperçu visuel, regardez la vidéo des chercheurs ci-dessous.

>> Une version antérieure de cet article a été publiée à l'origine sur notre site sœur, Electronic Products.