Roupa que integra microeletrónica para vigiar a sua saúde

A tecnologia está cada vez mais aprimorada e desenvolvida a escalas que até a imaginação tem dificuldades em perceber. Estamos a falar de microeletrónica, muitas vezes mais fina do que um fio de cabelo humano, dentro da sua roupa a vigiar a sua saúde. Sim, já existe.

Aponte: no futuro terá um computador de fibra integrado na roupa

Imagine sair para correr num dia frio de inverno com roupa desportiva equipada com sensores e microeletrónica embutidos diretamente na fibra, monitorizando constantemente os seus sinais vitais e até executando ocasionalmente uma aplicação.

Cientistas do MIT desenvolveram um computador de fibra única, incorporando todos os componentes necessários para essa função, de acordo com um novo estudo publicado na revista Nature.

Os nossos corpos transmitem gigabytes de dados através da pele a cada segundo, sob a forma de calor, som, bioquímicos, potenciais elétricos e luz, todos contendo informações sobre as nossas atividades, emoções e saúde. Infelizmente, quase todos esses dados são absorvidos e perdidos nas roupas que usamos. Não seria fantástico se pudéssemos ensinar as roupas a capturar, analisar, armazenar e comunicar essas informações sob a forma de insights valiosos sobre saúde e atividade?

Afirmou Yoel Fink, cientista de materiais e engenheiro do MIT, coautor do estudo.

Fibra informática com nós.

Só no primeiro trimestre de 2021, os consumidores compraram mais de 100 milhões de dispositivos wearables, como relógios inteligentes, monitores de atividade física, óculos de realidade aumentada e tecnologia semelhante.

As vendas nesta categoria aumentaram 34,4% no segundo trimestre, em comparação com o mesmo período de 2020, tornando-a uma das categorias de eletrónica pessoal de crescimento mais rápido. No entanto, apesar de fornecerem dados úteis, estes dispositivos apresentam desvantagens: podem ser pesados, desconfortáveis para uso prolongado e imprecisos, pois normalmente apenas medem sinais corporais num único ponto (como o pulso, peito ou dedo).

Por outro lado, um computador de fibra integrado na roupa poderia monitorizar sensores e recolher dados de vários pontos distribuídos pelo corpo, segundo os autores do estudo.

Em 2021, a equipa de Fink criou a primeira fibra capaz de digitalmente detetar, armazenar e analisar a atividade de uma pessoa, que foi posteriormente costurada numa camisola. Até então, as fibras eletrónicas eram todas analógicas.

Para fabricar a fibra, centenas de microchips de silicone foram embutidos numa pré-forma de polímero e, ao controlar o fluxo do polímero durante a produção, a equipa conseguiu garantir uma ligação elétrica contínua entre os microchips numa fibra com dezenas de metros de comprimento.

Trançar uma fibra de computador com uma combinação de fios metálicos e têxteis.

Cosem-se novos tempos com fios de microeletrónica

O resultado da investigação foi uma fibra fina, flexível, fácil de costurar em tecidos, lavável e capaz de incorporar díodos óticos, unidades de memória, sensores e outros componentes.

Como prova de conceito, a equipa de Fink armazenou um ficheiro de vídeo curto de 767 kilobits e um ficheiro de música de 0,48 megabytes na fibra, imaginando um futuro onde se poderia guardar, por exemplo, a playlist do casamento no vestido da noiva (ou no fato do noivo).

Contudo, a primeira versão da fibra estava limitada a dispositivos relativamente simples e não era tão elástica e flexível como os tecidos convencionais. Por isso, Fink e a sua equipa decidiram repensar a abordagem, focando-se no que descreveram como um “desajuste geométrico”: a fibra é cilíndrica, enquanto os microchips são planos, tornando difícil conectar fios às áreas condutoras (conhecidas como “pads”) de microdispositivos mais complexos.

A solução foi mapear os pads 2D para um layout 3D, utilizando uma placa de circuito flexível enrolada num cilindro. Isso permitiu-lhes ligar quatro fios às laterais do cilindro, conectando todos os componentes: sensores, microcontrolador, módulos Bluetooth, memória digital, bateria e um sistema de comunicação ótica capaz de enviar dados recolhidos sem fios para um telemóvel. Utilizaram um elastómero termoplástico para tornar o computador de fibra mais elástico, permitindo-lhe esticar até 60% sem perder funcionalidade.

Leggings que aprendem a reconhecer exercícios

De seguida, a fibra foi revestida com fios entrançados (de poliéster, lã, nylon ou seda) e incorporada num par de leggings. Cada fibra continha um modelo de aprendizagem automática treinado para reconhecer os exercícios realizados com uma precisão de até 70%.

Esta precisão aumentou para quase 95% quando as fibras individuais foram ligadas em rede para comunicar e partilhar dados.

Atualmente, o computador de fibra está a ser testado no terreno por uma equipa multinacional liderada pelo Major Hefner, do Exército dos EUA.

Major Hefner do Exército dos EUA num treino na Noruega, equipado com uma camada de base de computador Fiber. Crédito: Laboratório de Investigação e Engenharia de Regiões Frias do Exército dos EUA

Os investigadores estão a passar 30 dias a percorrer 1.000 quilómetros em condições árticas extremas, como parte da missão Musk Ox II. Todos os membros da equipa usam roupas interiores computorizadas para monitorizar a resposta dos seus corpos ao frio extremo.

Embora ainda seja uma tecnologia em fase inicial, o objetivo a longo prazo é integrar computadores de fibra em vestuário capaz de detetar e reagir a mudanças no ambiente e na fisiologia do utilizador.

Pesquisas futuras irão focar-se na criação de microdispositivos nano-fabricados com capacidades computacionais avançadas.

Os soldados serão os primeiros a adotar e beneficiar desta nova tecnologia, integrada com sistemas de IA que utilizam modelos fisiológicos preditivos e ferramentas relevantes para missões, aumentando a sua sobrevivência em ambientes extremos.

Afirmou Karl Friedl, cientista do Exército dos EUA.