Pesquisadores tecem sensores de monitoramento de sinais vitais em roupas

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts desenvolveram uma técnica para embutir sensores em tecidos elásticos de roupas, abrindo caminho para monitorar sinais vitais como temperatura, respiração e frequência cardíaca durante o dia. Além disso, essas roupas ajustáveis ​​e com sensores incorporados são laváveis ​​à máquina.

Os pesquisadores disseram que as roupas podem ser usadas para monitorar remotamente a saúde de um paciente, desde doentes em casa ou em um hospital até o monitoramento da atividade física de um atleta. Também pode ser útil para a telemedicina, que é particularmente útil agora durante a pandemia de COVID-19 para médicos que estão cada vez mais se conectando com pacientes remotamente.

“Podemos ter qualquer peça eletrônica disponível comercialmente ou eletrônica customizada feita em laboratório incorporada aos têxteis que usamos todos os dias, criando roupas adaptáveis”, disse Canan Dagdeviren, professor assistente de Desenvolvimento de Carreira da LG Electronics em Artes e Ciências da Mídia no MIT, em uma afirmação. “Eles são personalizáveis, para que possamos fazer roupas para qualquer pessoa que precise de alguns dados físicos de seu corpo, como temperatura, frequência respiratória e assim por diante.”

As roupas funcionam por compressão, com os sensores tocando a pele. Os sensores são removíveis do material elástico e a roupa pode ser lavada com os sensores embutidos neles.

De acordo com o artigo dos pesquisadores, publicado na revista científica Nature, esta plataforma têxtil pode ser personalizada em uma variedade de formas, tamanhos e funções usando técnicas padrão de fabricação de tecidos e padronização de roupas de alto rendimento. Semelhante a uma camisa de compressão, o traje têxtil elástico elástico (E-TeCS), como é chamado pelos pesquisadores, permite o contato entre os componentes eletrônicos e a pele com uma pressão de cerca de 25 mmHg. Os pesquisadores disseram que isso permite conforto físico e maior precisão para leituras de sensores na pele.

O traje (vestimenta) é feito sob medida a partir de um tecido personalizado que pode ser integrado a uma variedade de sensores e interconectados como faixas eletrônicas flexíveis e elásticas. A plataforma têxtil consiste em canais ou bolsos para tecer essas fitas eletrônicas.

Os CIs de sensor e interconexões são desenvolvidos usando processos de placa de circuito impresso flexível (PCB) industrial de duas camadas, disseram os pesquisadores, com etapas adicionais para montagem de chip e componente passivo e encapsulamento com poliuretano termoplástico (TPU) (TE-11C, Dupont) e um encapsulante lavável (PE773, Dupont).

O E-TeCS pode detectar a temperatura da pele com uma precisão de 0,1 ° C e uma precisão de 0,01 ° C, bem como a frequência cardíaca e a respiração com uma precisão de 0,0012 m / s ² , graças ao sensoriamento inercial mecano-acústico.

Os pesquisadores também descobriram que a malha eletrônica têxtil pode ser esticada em até 30% em 1.000 ciclos de esticamento sem degradação significativa no desempenho mecânico e elétrico.

As roupas fornecem uma plataforma ideal para a integração de eletrônicos para monitorar processos fisiológicos através da pele, disseram os pesquisadores. Portanto, os dispositivos eletrônicos integrados aos têxteis podem oferecer diversas vantagens, como maior mobilidade e conforto para os usuários.

Os pesquisadores observaram que vários esforços foram feitos para integrar a eletrônica aos têxteis; no entanto, muitos deles não são escalonáveis ​​para detecção de área grande e não permitem "extensibilidade para a aplicação de detecção de contato com a pele para trajes eletrônicos" e a maioria mede apenas um único parâmetro em um local de contato específico.

Os pesquisadores do MIT desenvolveram uma técnica que combina dispositivos eletrônicos finos, personalizáveis ​​e adaptáveis, incluindo linhas de interconexão e ICs prontos para uso, com substratos de plástico que podem ser tecidos em tecidos de malha usando uma abordagem de fabricação de alto rendimento. Como uma roupa de compressão, ele fornece contato entre os componentes eletrônicos e a pele.

Para demonstrar a capacidade de fabricação, os pesquisadores projetaram e fabricaram sete módulos diferentes:quatro módulos de detecção de temperatura, um módulo de detecção de inércia e dois módulos de interconexão. Eles se encaixam em 66 sensores de temperatura e 20 faixas de interconexão em uma placa flexível de 25 × 27,5 cm (FPCB, KingCredie).

Em termos de arquitetura de rede de sensores embutida na malha, cada sensor pode ser conectado entre si com as interconexões horizontalmente, onde o sinal é coletado pela camada externa, que consiste em um módulo Bluetooth Low Energy (BLE), um microprocessador, e uma fonte de alimentação.

A equipe desenvolveu um protótipo de camisa para demonstrar a escalabilidade do tecido com sensor integrado. Mostra a possibilidade de fabricação rolo a rolo de tecidos com sensores que podem ser cortados em qualquer tamanho, unidos e ajustados para uma variedade de necessidades e aplicações, disseram os pesquisadores.

A equipe planeja desenvolver outros tipos de roupas, como calças, e incorporar sensores adicionais para monitorar outros indicadores de saúde, como os níveis de oxigênio no sangue.

Para mais informações sobre pesquisa e tecnologia, assista ao vídeo dos pesquisadores abaixo.

>> Uma versão anterior deste artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, Electronic Products.