09 Septembre 2015  |  Dispositifs médicaux
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 06/2015

Une ceinture pectorale pourélectrocardiogramme

Une équipe de l’Empa a mis au point, avec des partenaires industriels, une ceinture pectorale pour le monitorage de longue durée des patientes et patients souffrant de troubles cardiovasculaires. Cette ceinture, qui enregistre l’électrocardiogramme, se maintient d’elle-même humide, ce qui est indispensable pour un enregistrement fiable.

La demande d’appareils de mesure d’électrocardiogramme (ECG) est en croissance. 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, un fort engouement dans la population en général pour la collecte et le contrôle de ses propres données de santé.
Pour l’enregistrement à long terme d’un électrocardiogramme, on utilisait jusqu’ici des électrodes pré-gélifiées, mais après 24 heures, 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 au cours duquel une équipe de l’Empa a développé, en collaboration 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 pour humecter de manière dosée des électrodes.
 
Le prototype de la ceinture ECG a subi plus de 100 tests sur des volontaires.
 
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 lorsqu’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 celle-ci, 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 souples qui se remplissent de quelque 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 au moins cinq jours.
 
 
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 nm 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 évite la prolifération des micro-organismes. 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.
 
 
De sévères prescriptions pour les appareils ECG
La ceinture ECG comporte deux électrodes textiles qui sont directement reliées à 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, on peut l’enlever 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 d’une centaine de 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. Pour la stimulation musculaire dans le traitement des douleurs ou pour la réactivation de la fonction intestinale par électrothérapie interférentielle chez les patients alités, par exemple.
Lors du salon Techtextil à Francfort sur le Main, cette ceinture s’est vue décerner le «Techtextil Innovation Award 2015».
 
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