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Une ceinture pectorale pour électrocardiogramme

Techtextil Innovation Award 2015

Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA)

Ce communiqué est disponible en anglais.

Une équipe de l'Empa a développé avec des partenaires industriels une ceinture pectorale pour le monitorage de longue durée des patientes et patients souffrant de troubles cardiovasculaires. Ce que cette ceinture, qui enregistre l'électrocardiogramme (ECG) a de particulier: elle se maintient d'elle-même humide, ce qui est indispensable pour un enregistrement fiable. Lors de l'exposition «Techtextil» à Francfort sur le Main, cette ceinture s'est vue décerner le Techtextil Innovation Award 2015.

Le prototype de la ceinture ECG a subi plus de 100 tests sur des volontaires

La demande d'appareils de mesure ECG croît. Les hôpitaux et les cliniques de réhabilitation ne sont pas les seuls intéressés à des appareils qui assurent un monitorage à long terme des patientes et patients souffrant de troubles cardiovasculaires. On constate par ailleurs aussi un fort engouement dans la population en général pour la collecte et le contrôle de ses propres données de santé. Le problème: pour l'enregistrement à long terme d'un ECG on utilisait jusqu'ici des électrodes prégélifiées, mais après 24 heures au maximum, ces électrodes sèchent et ne transmettent plus correctement les signaux. Elles ne sont ainsi pas des mieux appropriées pour les personnes âgées qui souvent ne bougent plus beaucoup et transpirent peu.

L'idée du développement d'électrodes humidifiables pour une ceinture ECG est née lors d'un projet dans lequel une équipe de l'Empa a développé avec des partenaires industriels des vêtements réfrigérants pour les personnes atteintes de sclérose multiple. En libérant en continu une très faible quantité d'eau, ces vêtements produisent un effet réfrigérant qui a une action antalgique pour ces patients. Une technologie qui se prête parfaitement aussi pour humecter de manière dosée des électrodes.

Un réservoir qui assure une transpiration artificielle

Pour que les capteurs textiles métallisés puissent enregistrer les signaux de manière optimale et stable, il faut que le contact entre l'électrode et la peau soit légèrement humide. Tout comme lorsque l'on transpire, mais sans effet réfrigérant et en plus avec une modération telle que le porteur de la ceinture ne perçoive pas cette humidité. Pour assurer cette humidité, une équipe du laboratoire «Protection et physiologie» a développé dans un projet soutenu par la Commission pour la technologie et l'innovation (CTI) des éléments humidificateurs flexibles qui se remplissent d'environ 30 ml d'eau et qui assurent que la peau reste humide en permanence. Le «réservoir» de ces éléments est formé par l'espace ménagé entre une membrane imperméable et une couche textile perméable à la vapeur d'eau. Pour assembler ces éléments, les scientifiques de l'Empa n'ont pas eu recours à la couture mais au soudage par laser selon une technique qu'ils ont eux-mêmes perfectionnée. Les soudures sont ainsi parfaitement imperméables à l'eau et à la vapeur. Le réservoir émet de la vapeur en continu et son contenu suffit pour assurer une humidification durant cinq jours au minimum.

Un revêtement d'une épaisseur nanométrique

Les électrodes ainsi humectées sont réalisées par broderie avec des fibres spéciales. Ces électrodes textiles ne peuvent pas seulement enregistrer la fréquence cardiaque mais tous les signaux nécessaires à un monitorage cardiaque. Ces fibres en polyéthylène téréphtalate (PET) ont été pourvues d'un revêtement bicouche d'une épaisseur d'environ 100 nanomètres sur une installation plasma développée par les spécialistes du laboratoire «Advanced Fibers» de l'Empa. Une couche d'argent assure la conduction des impulsions électriques et prévient en plus la prolifération des microorganismes. Une couche superposée de titane d'une épaisseur de quelques nanomètres seulement assure la stabilité des signaux et prévient les irritations de la peau ainsi que la libération de particules d'argent.

Prescriptions sévères pour les appareils ECG

La ceinture ECG comporte deux électrodes textiles qui sont directement reliées avec un enregistreur de données. Les signaux enregistrés sont transmis à une centrale de données ou à un appareil de monitorage standard. Comme l'enregistreur est fixé à la ceinture au moyen de boutons pression, il peut être enlevé pour le lavage de la ceinture - une des conditions strictes pour que le système puisse être utilisé comme appareil médical de monitorage ECG de longue durée.

Cet appareil a déjà subi plus de 100 tests avec des volontaires. Toutefois il devrait encore s'écouler quelque temps avant sa mise sur le marché car le projet se trouve encore dans sa phase de prototype. Dans une prochaine étape, des tests cliniques seront réalisés dans le cadre d'un projet CTI subséquent avec l'Université de Bâle et différents partenaires industriels -- Unico Swiss Tex GmbH, Forster Rohner, Serge Ferrari SA, xotox et Zietromec. Les chercheurs pensent déjà à d'autres possibilités d'utilisation de ces électrodes. Par exemple pour la stimulation musculaire dans le traitement des douleurs ou pour la réactivation de la fonction intestinale par électrothérapie interférentielle chez les patients alités.

Le jury du «Techtextil Innovation Awards 2015» a montré qu'il était convaincu du potentiel que recèle cette ceinture pectorale ECG. Il a en effet attribué au projet de de l'Empa au début du mois de mai à l'occasion du «Techtextil», le salon spécialisé pour les textiles et les non tissés techniques à Francfort sur le Main, son prix prestigieux Techtextil Innovation Award dans la catégorie «new product». Cela, comme l'a relevé le jury dans son éloge «parce que les électrodes réalisées par broderie utilisables pour les ECG à long terme répondent à une demande croissante de possibilités d'utilisation médicales des textiles». Leur diplôme a été remis aux chercheurs de l'Empa le 4 mai 2015 à Francfort sur le Main.

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