Los investigadores tejen sensores de monitoreo de signos vitales en la ropa

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts han desarrollado una técnica para incrustar sensores en telas de ropa elásticas, allanando el camino para monitorear los signos vitales como la temperatura, la respiración y la frecuencia cardíaca a medida que avanza el día. Además, estas prendas ajustadas y con sensores incorporados se pueden lavar a máquina.

Los investigadores dijeron que las prendas podrían usarse para rastrear de forma remota la salud de un paciente, desde aquellos enfermos en el hogar o en un hospital hasta monitorear la actividad física de un atleta. También puede ser útil para la telemedicina, que es particularmente útil ahora durante la pandemia de COVID-19 para los médicos que se conectan cada vez más con los pacientes de forma remota.

“Podemos tener cualquier pieza electrónica disponible comercialmente o electrónica personalizada hecha en laboratorio incrustada dentro de los textiles que usamos todos los días, creando prendas cómodas”, dijo Canan Dagdeviren, profesor asistente de Desarrollo de Carrera de LG Electronics de Artes y Ciencias de Medios en el MIT, en una declaración. "Estos son personalizables, por lo que podemos hacer prendas para cualquier persona que necesite tener algunos datos físicos de su cuerpo como temperatura, frecuencia respiratoria, etc."

Las prendas funcionan por compresión, con los sensores tocando la piel. Los sensores se pueden quitar del material elástico y la ropa se puede lavar con los sensores incrustados en ellos.

Según el artículo de los investigadores, publicado en la revista científica Nature, esta plataforma textil se puede personalizar en una variedad de formas, tamaños y funciones utilizando técnicas estándar de confección de textiles y patrones de prendas de alto rendimiento. De manera similar a una camisa de compresión, el traje adaptable textil elástico electrónico (E-TeCS), como lo llaman los investigadores, permite el contacto entre los componentes electrónicos y la piel con una presión de aproximadamente 25 mmHg. Los investigadores dijeron que esto permite la comodidad física y una mayor precisión para las lecturas del sensor en la piel.

El traje (prenda) está confeccionado con una tela personalizada que se puede integrar con una variedad de sensores e interconecta como tiras electrónicas flexibles y estirables. La plataforma textil consta de canales o bolsillos para tejer estas tiras electrónicas.

Los circuitos integrados de sensores y las interconexiones se desarrollan utilizando procesos de placa de circuito impreso flexible industrial (PCB) de dos capas, dijeron los investigadores, con pasos adicionales para el ensamblaje y encapsulación de chip y componentes pasivos con poliuretano termoplástico (TPU) (TE-11C, Dupont) y un encapsulante lavable (PE773, Dupont).

El E-TeCS puede detectar la temperatura de la piel con una precisión de 0,1 ° C y una precisión de 0,01 ° C, así como la frecuencia cardíaca y la respiración con una precisión de 0,0012 m / s ² , gracias a la detección de inercia mecanoacústica.

Los investigadores también encontraron que la electrónica textil tejida se puede estirar hasta un 30% en 1000 ciclos de estiramiento sin una degradación significativa del rendimiento mecánico y eléctrico.

La ropa proporciona una plataforma ideal para la integración de la electrónica para monitorear los procesos fisiológicos a través de la piel, dijeron los investigadores. Por lo tanto, los dispositivos electrónicos integrados en los textiles pueden ofrecer varias ventajas, como una mayor movilidad y comodidad para los usuarios.

Los investigadores señalaron que se han realizado varios esfuerzos para integrar la electrónica en los textiles; sin embargo, muchos de ellos no son escalables para la detección de áreas grandes y no permiten la "capacidad de estiramiento para la aplicación de la detección de contacto con la piel para trajes electrónicos", y la mayoría solo miden un único parámetro en una ubicación de contacto en particular.

Los investigadores del MIT han desarrollado una técnica que combina dispositivos electrónicos delgados, personalizables y adaptables, incluidas líneas de interconexión y circuitos integrados estándar, con sustratos de plástico que se pueden tejer en tejidos de punto utilizando un enfoque de fabricación de alto rendimiento. Como una prenda de compresión, proporciona contacto entre los componentes electrónicos y la piel.

Para demostrar la capacidad de fabricación, los investigadores diseñaron y fabricaron siete módulos diferentes:cuatro módulos de detección de temperatura, un módulo de detección de inercia y dos módulos de interconexión. Se ajustan a 66 sensores de temperatura y 20 tiras de interconexión en una placa flexible de 25 × 27,5 cm (FPCB, KingCredie).

En términos de la arquitectura de red de sensores incrustada en la estructura, cada sensor se puede conectar entre sí con las interconexiones horizontalmente, donde la señal es recolectada por la capa externa, que consiste en un módulo Bluetooth Low Energy (BLE), un microprocesador, y una fuente de energía.

El equipo desarrolló un prototipo de camiseta para demostrar la escalabilidad del tejido con sensor integrado. Muestra la posibilidad de la fabricación rollo a rollo de telas con sensores incrustados que se pueden cortar en cualquier tamaño, unir y adaptar para una variedad de necesidades y aplicaciones, dijeron los investigadores.

El equipo planea desarrollar otros tipos de prendas, como pantalones, e incorporar sensores adicionales para monitorear otros indicadores de salud, como los niveles de oxígeno en sangre.

Para obtener más información sobre la investigación y la tecnología, vea el video de los investigadores a continuación.

>> Una versión anterior de este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, Electronic Products.