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1 Sep, 2021

Un fil de nanotubes de carbone transforme une chemise ordinaire en moniteur de fréquence cardiaque

Un fil de nanotubes de carbone transforme une chemise ordinaire en moniteur de fréquence cardiaque

Lauren Taylor, étudiante diplômée de l’université Rice, avec une nouvelle « chemise intelligente ».

Au fil des ans, nous avons vu de nombreux exemples de vêtements intelligents dotés de technologies permettant de surveiller différents aspects du bien-être physique de l’utilisateur, mais dernièrement, nous avons constaté que des fibres conductrices très fines pouvaient offrir une expérience plus transparente. Les chercheurs de l’université de Rice ont appliqué cette idée à une chemise « intelligente » qui utilise des fibres de nanotubes de carbone entrelacées pour assurer un contact électrique permanent avec la peau, ce qui permet de recueillir en permanence des données sur l’activité cardiaque.

La technologie repose sur des fibres de nanotubes de carbone présentées pour la première fois par des chercheurs de l’université Rice en 2013. Ces fibres sont aussi solides que la fibre de carbone, aussi souples qu’un fil textile et conduisent la chaleur et l’électricité aussi bien qu’un fil métallique. Ces filaments mesurent environ 22 microns de large et sont constitués de dizaines de milliards de nanotubes de carbone. Les scientifiques ont depuis exploré leur potentiel dans les implants cochléaires, les antennes flexibles et la réparation des circuits électriques cassés dans le cœur.

Les vêtements intelligents ont toujours été envisagés en termes d’applications potentielles, mais pour cela, l’équipe a dû franchir quelques obstacles. Les fibres originales étant incroyablement fines, elles ne peuvent être utilisées avec une machine à coudre standard. L’équipe a donc utilisé un dispositif de fabrication de cordes pour regrouper les filaments. Ces faisceaux ont ensuite été tissés en une fibre ayant à peu près la même taille qu’un fil ordinaire.

Un nouveau fil conducteur peut être cousu dans des tissus avec une machine à coudre ordinaire.

Les fibres ont ensuite pu être cousues à la machine dans le tissu, les chercheurs l’ayant fait en zigzag pour qu’elles ne se cassent pas lorsqu’elles sont étirées. Intégrées dans un maillot de sport, les fibres utilisent leur conductivité semblable à celle du métal pour servir d’électrodes intégrées et de fils de transmission de signaux, ce qui ouvre la voie à des utilisations potentielles intéressantes.

L’équipe a mené des expériences comparant la capacité de son maillot intelligent à enregistrer des données de fréquence cardiaque en direct à un moniteur de ceinture thoracique classique, et a constaté que le maillot faisait un meilleur travail. Ils ont également utilisé les fils comme électrodes pour des électrocardiogrammes, et ont constaté que la chemise offrait des performances comparables à celles des moniteurs à électrodes disponibles dans le commerce.

« La chemise doit être bien ajustée contre la poitrine », explique Lauren Taylor, étudiante diplômée du Rice et auteur principal de l’étude. « Dans les études futures, nous nous concentrerons sur l’utilisation de patchs plus denses de fils de nanotubes de carbone afin qu’il y ait plus de surface de contact avec la peau. »

Les fibres conductrices ont été cousues dans la chemise selon un motif en zigzag pour éviter qu’elles ne s’étirent et ne se cassent.

Les scientifiques imaginent une multitude d’utilisations potentielles pour ce tissu intelligent, lavable en machine, qui peut être connecté à des émetteurs Bluetooth pour transmettre des données aux smartphones ou à un moniteur de poche qui enregistre l’activité cardiaque. Parmi les autres possibilités, citons l’intégration d’antennes ou de voyants lumineux, ou encore des modifications permettant de surveiller d’autres signes vitaux, comme la fréquence respiratoire.

« Nous constatons qu’après deux décennies de développement dans des laboratoires du monde entier, ce matériau fonctionne dans de plus en plus d’applications », explique Matteo Pasquali, auteur de l’étude. « En raison de la combinaison de la conductivité, du bon contact avec la peau, de la biocompatibilité et de la douceur, les fils de nanotubes de carbone sont un composant naturel pour les wearables. »

https://news.rice.edu/2021/08/30/smart-shirt-keeps-tabs-on-the-heart/