Cette surveillance continue et à long terme est rendue possible par des systèmes d’analyse non portables ou portables. Les systèmes non portables sont fiables, mais nécessitent un environnement de laboratoire et des personnes formées et ne sont donc pas pratiques pour une utilisation quotidienne. D’autre part, les systèmes portables sont portables, moins chers et beaucoup plus faciles à utiliser. Malheureusement, les capteurs portables typiques ont tendance à être rigides et encombrants.

Un acteur relativement nouveau dans le domaine des systèmes portables sont les vêtements fabriqués à partir de tissu conducteur (CF), qui sont doux, légers, malléables et non invasifs. Ces capteurs sont confortables et adaptés à une surveillance à long terme. Cependant, la plupart des appareils portables basés sur les FC deviennent sujets aux erreurs s’ils sont déplacés de leur emplacement prévu et s’appuient sur des composants externes qui limitent la sensibilité et la plage de travail des capteurs.

Pour surmonter ces limitations, une équipe de recherche a créé un accessoire portable avec un degré élevé de liberté fonctionnelle et de conception. Le professeur agrégé Low Hong Yee et ses collègues de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont collaboré avec le Dr Tan Ngiap Chuan de SingHealth Polyclinics et ont publié leur article de recherche, « All knitted and integrated soft wearable of high stretchability and sensitive for continue monitoring of mouvement articulaire humain’ dans Matériaux de soins de santé avancés.

Selon le professeur agrégé Low, leurs principales considérations lors de la conception du portable étaient la précision et la fiabilité des données du capteur et le fait que le capteur s’appuie sur le moins de composants externes possible. Le résultat était un circuit de détection hautement extensible et entièrement fonctionnel fabriqué à partir d’un seul tissu. Parce que l’articulation du genou est importante pour la mobilité des membres inférieurs, le portable a été conçu pour le genou.

Pour développer ce circuit mono-tissu, l’équipe a couplé mécaniquement un fil électriquement conducteur avec un fil diélectrique à haute élasticité dans différents motifs de points. Les dimensions ont été personnalisées en fonction de la jambe du sujet. Les composants fonctionnels – capteurs, interconnexions et résistances – formaient un circuit extensible sur le vêtement entièrement tricoté qui permettait d’obtenir des données en temps réel.

Cependant, assembler des capteurs, des interconnexions et des résistances dans un seul tricot extensible est difficile. Le professeur agrégé Low a mentionné que « la synergie des fils avec des propriétés électriques et mécaniques différentes pour obtenir une sensibilité élevée au signal et une extensibilité élevée » était difficile, car les propriétés souhaitées pour chaque composant étaient très différentes.

Les capteurs doivent produire un grand changement de résistance pour une sensibilité accrue, tandis que les interconnexions et les résistances ont besoin de résistances fixes des valeurs les plus élevées et les plus basses, respectivement. Ainsi, les chercheurs ont optimisé la composition du fil et le type de point pour chaque composant avant de connecter le circuit fonctionnel à une carte de circuit imprimé contenue dans une poche du portable, permettant la transmission sans fil de données en temps réel.

Avec un genou souple développé, ses composants fonctionnels et la transmission de données possible, il était temps de tester les performances du portable. L’équipe a évalué le portable par des activités d’extension-flexion, de marche, de jogging et d’escalier. Les sujets portaient le genou portable avec des marqueurs réfléchissants qui ont été détectés par un système de capture de mouvement, permettant la comparaison entre les données du capteur et le mouvement articulaire réel.

Le temps de réponse du capteur était inférieur à 90 millisecondes pour une entrée pas à pas, ce qui est suffisamment rapide pour surveiller les mouvements humains inclus dans l’étude. De plus, le plus petit changement d’angle d’articulation que les capteurs pouvaient détecter était de 0,12 degré. Les données du capteur ont montré une forte corrélation avec les données de mouvement articulaire acquises à partir du système de capture de mouvement, démontrant la fiabilité des données du capteur.

L’impact potentiel d’un tel dispositif dans le domaine médical est énorme. La surveillance continue à long terme des mouvements articulaires est importante pour suivre les conditions liées à la mobilité. Souvent, les gens ignorent les premiers signes de déclin de la mobilité car ils ne sont pas jugés suffisamment sérieux pour demander de l’aide. La technologie portable résout ce problème en évaluant la mobilité d’un utilisateur directement en temps réel.

L’intégration d’un circuit de capteur convivial dans un tissu doux et confortable peut accroître l’adoption de la technologie portable par le public, en particulier chez les athlètes et les personnes âgées. Les données peuvent être recueillies en temps réel et traduites en indicateurs capables de détecter le déclin de la mobilité. Lorsque des signes de déclin de la mobilité sont détectés, des soins préventifs, un pronostic et une prise en charge de l’état de santé peuvent être prodigués.

S’appuyant sur ces travaux, l’équipe a l’intention d’étudier l’effet de la sueur et de l’humidité sur les signaux des capteurs et d’étendre la recherche pour inclure à l’avenir des sujets issus de populations en bonne santé et en mauvaise santé. « Nous avons commencé à travailler sur l’extension du portable à des groupes d’utilisateurs spéciaux et sur la surveillance d’autres articulations du corps, telles que l’épaule », a déclaré le professeur agrégé Low. « Nous cherchons également à obtenir un fonds d’incubation pour explorer le potentiel de commercialisation du portable. »

Vidéo : https://youtu.be/KPlSPtDVs2k