Les chercheurs tissent des capteurs de surveillance des signes vitaux dans les vêtements

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont mis au point une technique pour intégrer des capteurs dans des tissus de vêtements extensibles, ouvrant ainsi la voie à la surveillance des signes vitaux tels que la température, la respiration et la fréquence cardiaque tout au long de la journée. De plus, ces vêtements ajustés et dotés de capteurs intégrés sont lavables en machine.

Les chercheurs ont déclaré que les vêtements pourraient être utilisés pour suivre à distance la santé d'un patient, allant de ceux qui sont malades à la maison ou à l'hôpital à la surveillance de l'activité physique d'un athlète. Cela peut également être utile pour la télémédecine, ce qui est particulièrement utile maintenant pendant la pandémie de COVID-19 pour les médecins qui se connectent de plus en plus avec les patients à distance.

« Nous pouvons avoir des pièces électroniques disponibles dans le commerce ou des composants électroniques personnalisés fabriqués en laboratoire intégrés dans les textiles que nous portons tous les jours, créant ainsi des vêtements conformables », a déclaré Canan Dagdeviren, professeur adjoint de développement de carrière chez LG Electronics en arts et sciences des médias au MIT, dans une déclaration. « Ceux-ci sont personnalisables, nous pouvons donc créer des vêtements pour tous ceux qui ont besoin de données physiques sur leur corps comme la température, la fréquence respiratoire, etc. »

Les vêtements fonctionnent par compression, les capteurs touchant la peau. Les capteurs sont amovibles du matériau extensible et les vêtements peuvent être lavés avec les capteurs intégrés.

Selon l'article des chercheurs, publié dans la revue scientifique Nature, cette plate-forme textile peut être personnalisée sous diverses formes, tailles et fonctions à l'aide de techniques standard de fabrication de textiles et de confection de vêtements à haut débit. Semblable à une chemise de compression, la combinaison extensible en textile électronique (E-TeCS), comme l'appellent les chercheurs, permet un contact entre l'électronique et la peau avec une pression d'environ 25 mmHg. Les chercheurs ont déclaré que cela permet un confort physique et une précision améliorée pour les lectures des capteurs sur la peau.

La combinaison (vêtement) est conçue à partir d'un tissu personnalisé qui peut être intégré à une variété de capteurs et d'interconnexions sous forme de bandes électroniques flexibles et extensibles. La plate-forme textile est constituée de canaux ou de poches pour le tissage de ces bandes électroniques.

Les circuits intégrés et les interconnexions des capteurs sont développés à l'aide de processus industriels de carte de circuit imprimé (PCB) flexible à deux couches, ont déclaré les chercheurs, avec des étapes supplémentaires pour l'assemblage et l'encapsulation de puces et de composants passifs avec du polyuréthane thermoplastique (TPU) (TE-11C, Dupont) et un encapsulant lavable (PE773, Dupont).

L'E-TeCS peut détecter la température de la peau avec une précision de 0,1°C et une précision de 0,01°C, ainsi que la fréquence cardiaque et la respiration avec une précision de 0,0012 m/s ² , grâce à la détection inertielle mécano-acoustique.

Les chercheurs ont également découvert que l'électronique textile tricotée peut être étirée jusqu'à 30 % sous 1 000 cycles d'étirement sans dégradation significative des performances mécaniques et électriques.

Les vêtements offrent une plate-forme idéale pour l'intégration de l'électronique afin de surveiller les processus physiologiques à travers la peau, ont déclaré les chercheurs. Par conséquent, les appareils électroniques intégrés dans les textiles peuvent offrir plusieurs avantages, tels qu'une mobilité et un confort accrus pour les utilisateurs.

Les chercheurs ont noté que divers efforts avaient été déployés pour intégrer l'électronique dans les textiles; Cependant, beaucoup d'entre eux ne sont pas évolutifs pour la détection sur de grandes surfaces et ne permettent pas une « extensibilité pour l'application de la détection par contact cutané pour les combinaisons électroniques », et la plupart ne mesurent qu'un seul paramètre à un emplacement de contact particulier.

Les chercheurs du MIT ont développé une technique qui combine des dispositifs électroniques minces, personnalisables et conformables, y compris des lignes d'interconnexion et des circuits intégrés standard, avec des substrats en plastique qui peuvent être tissés en textiles tricotés en utilisant une approche de fabrication à haut débit. Comme un vêtement de compression, il assure le contact entre l'électronique et la peau.

Pour démontrer la capacité de fabrication, les chercheurs ont conçu et fabriqué sept modules différents :quatre modules de détection de température, un module de détection inertielle et deux modules d'interconnexion. Ils s'adaptent à 66 capteurs de température et 20 bandes d'interconnexion sur une carte flexible de 25 × 27,5 cm (FPCB, KingCredie).

En termes d'architecture de réseau de capteurs intégrée dans la structure, chaque capteur peut être connecté les uns aux autres avec les interconnexions horizontalement, où le signal est collecté par la couche externe, qui se compose d'un module Bluetooth Low Energy (BLE), d'un microprocesseur, et une source d'alimentation.

L'équipe a développé un prototype de chemise pour démontrer l'évolutivité du tissu intégré au capteur. Il montre la possibilité de fabriquer rouleau à rouleau de tissus à capteurs intégrés qui peuvent être coupés dans n'importe quelle taille, assemblés et adaptés à une variété de besoins et d'applications, ont déclaré les chercheurs.

L'équipe prévoit de développer d'autres types de vêtements tels que des pantalons et d'intégrer des capteurs supplémentaires pour surveiller d'autres indicateurs de santé tels que les niveaux d'oxygène dans le sang.

Pour plus d'informations sur la recherche et la technologie, regardez la vidéo des chercheurs ci-dessous.

>> Une version antérieure de cet article a été initialement publié sur notre site partenaire, Electronic Products.