Avanço do MIT: Vestimentas Elásticas e Laváveis com Sensores Embutidos para Monitoramento de Sinais Vitais em Tempo Real

Pesquisadores do MIT pioneiraram um método para tecer sensores diretamente em tecidos elásticos, criando vestimentas que monitoram continuamente sinais vitais como temperatura, respiração e frequência cardíaca enquanto permanecem totalmente laváveis em máquina.

Estas vestimentas inteligentes e ajustadas podem ser implantadas para monitoramento remoto de pacientes — de cuidados domiciliares a ambientes hospitalares — bem como para rastrear desempenho de atletas. Elas também suportam telemedicina, uma necessidade crítica durante a pandemia de COVID-19 onde clínicos consultam pacientes virtualmente cada vez mais.

"Podemos embutir qualquer componente eletrônico comercialmente disponível — ou circuitos feitos em laboratório personalizados — em têxteis cotidianos, produzindo vestimentas conformáveis," disse Canan Dagdeviren, professora assistente de Artes e Ciências da Mídia no MIT. "O sistema é totalmente personalizável, permitindo-nos adaptar roupas para qualquer pessoa que requeira dados fisiológicos contínuos como temperatura ou taxa respiratória."

A tecnologia baseia-se em contato por compressão: sensores pressionam contra a pele, ainda que a vestimenta inteira — incluindo a eletrônica embutida — permaneça lavável. A pesquisa da equipe, publicada na Nature, demonstra que a plataforma têxtil pode ser personalizada em forma, tamanho e função usando técnicas padrão de manufatura têxtil de alta taxa e modelagem de vestimentas.

Chamado de Stretchable Electronic Textile Conformable Suit (E-TeCS), o design imita uma camisa de compressão, alcançando contato com a pele com uma suave pressão de 25 mmHg que aumenta conforto e precisão do sensor.

O traje é construído a partir de um tecido personalizado que abriga tiras eletrônicas flexíveis e elásticas. Estas tiras, que incluem ICs de sensor e interconexões, são fabricadas em PCBs flexíveis industriais de duas camadas e então encapsuladas com poliuretano termoplástico (TPU TE-11C, DuPont) e um encapsulante lavável (PE773, DuPont).

O E-TeCS entrega precisão notável: temperatura da pele a ±0,1 °C com resolução de 0,01 °C, e detecção de frequência cardíaca e respiração com precisão de 0,0012 m/s² graças à detecção inercial mechano-acústica.

A eletrônica de malha pode esticar até 30% por mais de 1.000 ciclos sem perda significativa de desempenho mecânico ou elétrico.

Integrar eletrônica em têxteis oferece mobilidade e conforto aprimorados para usuários, segundo os pesquisadores. Soluções existentes são frequentemente limitadas a sensoriamento de parâmetro único ou carecem de escalabilidade e elasticidade para aplicações de contato com a pele.

A abordagem do MIT combina dispositivos eletrônicos finos e personalizáveis — incluindo ICs off-the-shelf e interconexões — com substratos plásticos que podem ser tecidos em tecidos de malha usando manufatura de alta taxa. O resultado é uma vestimenta estilo compressão que garante contato confiável com a pele.

Para provar fabricabilidade, a equipe produziu sete módulos: quatro de sensoriamento de temperatura, um de sensoriamento inercial e dois módulos de interconexão. Incorporaram 66 sensores de temperatura e 20 tiras de interconexão em um PCB flexível de 25 × 27,5 cm (KingCredie).

A arquitetura da rede de sensores conecta cada sensor horizontalmente via interconexões, canalizando sinais para uma camada externa que abriga um módulo Bluetooth Low Energy (BLE), um microprocessador e uma fonte de energia.

Demonstrando escalabilidade, os pesquisadores fabricaram uma camisa protótipo que mostra produção roll-to-roll de tecidos com sensores embutidos. Estes tecidos podem ser cortados, unidos e adaptados para diversas aplicações.

Trabalhos futuros incluem desenvolver tipos adicionais de vestimentas — como calças — e integrar sensores para outros indicadores de saúde como saturação de oxigênio no sangue.

Para uma visão geral visual, assista ao vídeo dos pesquisadores abaixo.

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