Os têxteis inteligentes têm sido amplamente utilizados no monitoramento da saúde desde a década de 1990. Eletrodos, sensores e atuadores integrados às roupas podem monitorar ou corrigir condições corporais. Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a aplicação de têxteis inteligentes no campo do monitoramento da saúde está se aprofundando cada vez mais.

Medição de eletrocardiograma (ECG)

Um eletrocardiograma (ECG) mede a atividade elétrica do músculo cardíaco a partir da superfície do corpo. Uma equipe de pesquisadores liderada pelo engenheiro químico e biomolecular Matteo Pasquali, PhD, do laboratório Brown da Escola de Engenharia da Universidade Rice, criou uma camiseta inteligente para monitoramento de eletrocardiograma usando nanofibras de carbono laváveis ​​e costuráveis.

A camiseta é composta por eletrodos costuráveis ​​criados a partir de fibras comuns e nanofibras de carbono, além de uma linha de transmissão de sinal. Essas fibras de eletrodo e transdutores de sinal são tão macios quanto fibras de costura comuns, mas possuem condutividade metálica e baixa impedância. As nanofibras de carbono são flexíveis e podem ser tecidas em tecidos usando um padrão em ziguezague que se estica com a camiseta sem romper. O padrão em ziguezague pode ser ajustado para se adequar a diferentes elasticidades de camisetas ou outros tecidos. Ao mesmo tempo, as fibras permanecem em contato constante com a pele do usuário através da roupa justa, coletando sinais elétricos do corpo e transmitindo os dados para um smartphone ou outro dispositivo. De acordo com os testes, a camiseta inteligente de monitoramento de ECG é confortável de usar e até ligeiramente superior aos equipamentos comerciais de monitoramento de ECG disponíveis no mercado em termos de precisão, e seu desempenho não é afetado após lavagens repetidas na máquina.

Medição de eletromiograma (EMG)

A eletromiografia (EMG) mede a atividade elétrica que ocorre em um músculo durante seu ciclo de contração e relaxamento. Normalmente, a atividade muscular é capturada por três eletrodos colocados diretamente sobre a pele. Pesquisadores da Universidade de Utah e da Universidade Nacional de Kyungsang, na Coreia do Sul, desenvolveram um biossensor elétrico de baixo custo e fácil operação, capaz de medir os sinais de EMG gerados durante a contração muscular. Os sinais de EMG podem ser usados ​​para estudar a fadiga e a recuperação muscular, além de fornecer informações para o diagnóstico e tratamento de doenças neuromusculares. Biossensores baseados em tecidos eletrônicos podem ser cobertos por grandes áreas de eletrodos corporais para obter medições mais precisas. Inicialmente, os pesquisadores imprimiram pasta de prata diretamente sobre a pele. poliésterMisturas de algodão e prata podem ser impressas em serigrafia plana. A prata conduz eletricidade, tornando-a um bom material para monitorar sinais elétricos. No entanto, é tóxica e pode causar irritação na pele após exposição prolongada. Assim, para aproveitar as propriedades benéficas da prata e solucionar os problemas que ela apresenta, os pesquisadores depositaram uma camada de nanopartículas de ouro (Au NPs) sobre a folha de prata, revestindo as partículas de prata e impedindo o contato com a pele, resultando em um detector capaz de conduzir eletricidade sem irritá-la. Experimentos mostram que o biossensor Au/Ag possui boa resistência à lavagem.

Medição de eletroencefalograma (EEG)

A eletroencefalografia (EEG) registra a diferença de voltagem entre diferentes partes do couro cabeludo, causada por diferentes estruturas cerebrais, com cada canal conectado a dois eletrodos. Os eletrodos de EEG podem ser feitos de uma pequena placa de metal fixada ao couro cabeludo com um gel condutor. Podem ser fabricados com diversos materiais, incluindo estanho (Sn), prata/cloreto de prata (Ag/AgCl), ouro (Au) e platina (Pt). A eletroencefalografia de couro cabeludo é realizada rotineiramente utilizando o sistema internacional 10-20, que consiste em 19 eletrodos de registro e 2 eletrodos de referência. Com exceção do ponto inicial, que fica a 10% do comprimento do eletrodo, os demais ficam a 20% do comprimento. Além disso, de acordo com as necessidades de diferentes locais de monitoramento de doenças, com base no sistema 10-20, pode-se obter o sistema 10-10, estendendo-se o eletrodo a 10% do comprimento do eletrodo. Esses eletrodos são geralmente fixados em toucas de tecido elástico para garantir o posicionamento correto.

Sistema internacional 10-20

Sistema internacional 10-10

O traje Neuronaute da BioSerenity — que inclui uma camisa e um chapéu inteligentes — está equipado com biossensores biométricos que monitoram o EEG, os movimentos oculares, a atividade muscular, a frequência cardíaca, a frequência respiratória, a temperatura corporal e a atividade do usuário. Os dados podem ser sincronizados com um aplicativo para celular via Bluetooth, com o objetivo de auxiliar no diagnóstico e monitoramento de pacientes com epilepsia em casa e na identificação das causas das convulsões.

Outros parâmetros corporais

(1) Sensor de suor/umidade

Fluidos corporais como suor, urina ou lágrimas podem fornecer informações sobre a saúde de um paciente, podendo ser coletados e analisados ​​para diagnóstico médico. Uma equipe da Universidade de Roma II, na Itália, desenvolveu um dispositivo flexível e sem fio para monitorar os níveis de pH no suor. O dispositivo integra um sensor de potencial impresso em tela plana, um circuito integrado e uma antena em um material de poliimida (Kapton). O filme de dióxido de irídio é eletrodepositado sobre o eletrodo de trabalho de grafite como uma camada sensora de pH, e a placa de circuito integrado coleta e armazena os dados. Foi comprovado que o dispositivo integrado para a pele consegue monitorar o valor do pH do suor em tempo real durante a corrida, o que está de acordo com os dados dos testes com um medidor de pH.

(2) Sensor de temperatura

O índice de temperatura corporal pode, por vezes, retardar a progressão da doença. Em 28 de dezembro de 2021, o Journal of the American Medical Association (JAMA) publicou as estatísticas mais recentes sobre a incidência e o tratamento da diabetes na China, entre 2013 e 2018. De acordo com o estudo, a prevalência de diabetes entre adultos chineses aumentou de 10.9% em 2013 para 12.4% em 2018; a prevalência de pré-diabetes aumentou de 36% em 2013 para 38% em 2018. Cerca de 25% das pessoas com diabetes desenvolverão uma úlcera diabética no pé (UDP) ao longo da vida. A úlcera diabética no pé é uma complicação crônica comum da diabetes, com altas taxas de incapacidade e mortalidade. A prevenção e o tratamento precoces e corretos podem evitar a amputação em 45% a 85% dos pacientes. A avaliação da temperatura da pele demonstrou reduzir o risco de úlceras nos pés em humanos.

A Siren Care, empresa de monitoramento da saúde relacionada ao diabetes, lançou uma meia inteligente.(Nosso fio) 3075 acy/Fio de poliéster 2070 (pode ser usado para fazer meias) que utiliza um sensor de temperatura para monitorar continuamente seis pontos-chave do pé de um diabético, a fim de determinar se há inflamação no pé, e um algoritmo para monitorar a leitura da temperatura e gerar um alarme para acompanhar a condição.

A área marcada pelo círculo A contém a bateria, a unidade de microcontrolador e o chip Bluetooth; B Os sensores da sola do pé estão distribuídos nos dedos (sensor 1), no ponto metatarsal (sensores 2-4), no meio do pé (sensor 5) e no calcanhar (sensor 6).

Movimentos espontâneos e voluntários em bebês

Cientistas da Universidade de Helsinque desenvolveram um macacão inteligente para bebês que mede com precisão os movimentos espontâneos e voluntários de crianças com mais de sete meses de idade, refletindo assim a integridade do desenvolvimento da rede cerebral do bebê. O macacão inteligente integra múltiplos sensores para coletar dados de acelerômetro e giroscópio enquanto o bebê se move e, em seguida, anota manualmente a postura e os padrões de movimento do bebê com base em gravações de vídeo, utilizando um novo esquema de anotação projetado especificamente para avaliar os padrões gerais de movimento de uma determinada faixa etária. Finalmente, um algoritmo de aprendizado de máquina baseado em uma rede neural convolucional profunda (CNN) é treinado para monitorar automaticamente as categorias de postura e movimento usando os dados.

(a) Sensores de movimento são colocados nas quatro extremidades proximais do macacão inteligente; (b) As configurações de anotação exibem dados sincronizados de vídeo e movimento.

(Fonte: Conta oficial do Textile Herald)