Desarrollo de electrodos textiles bordados y evaluación de sus propiedades conductivas en función de su diseño

Abstract

[ES] Hoy en día está en auge la demanda de aplicaciones de atención médica personal, cada vez hay más dispositivos que nos facilitan información de parámetros vinculados a nuestra salud. Estos dispositivos para poder hacer la medición necesitan utilizar electrodos que son conductores eléctricos utilizados para hacer contacto con las partes no metálicas de los elementos que queremos medir. Los electrodos al estar en contacto con la piel permiten captar los pulsos del corazón, actividad eléctrica de los músculos, resistencia de la piel, etc., y poder determinar así ciertos parámetros fisiológicos como, por ejemplo: ritmo cardíaco, ritmo respiratorio o electromiografía entre otros. Para mejorar este contacto con la piel se pueden utilizar electrodos textiles que permiten mejorar el confort y la integración de estos elementos de medición en la ropa del día a día. Este trabajo se centra en el desarrollo de electrodos textiles obtenidos por bordado y se evalúa la influencia de diversas características en el resultado de conductividad. De esta forma se pueden perfeccionar las mediciones de parámetros fisiológicos seleccionando las variables óptimas en cuanto al bordado. Los aspectos que se han analizado en este trabajo han sido: tipo de hilo, tamaño del electrodo, densidad de puntada y dirección del bordado. El proceso de bordado se puede optimizar para desarrollar electrodos que mejoren las propiedades de confort, reduzcan el tiempo de fabricación y el consumo de material y no se pierdan propiedades de conductividad. Con el trabajo realizado en el presente TFM se va a determinar la influencia del hilo conductor, del diseño del electrodo, de la densidad de puntadas o la posible dirección de la aguja al bordar para determinar qué tipo de bordado es el adecuado para mejorar la conductividad. Por último, se han realizado pruebas de acciones de mantenimiento y uso sobre el electrodo que mejores propiedades ha obtenido para valorar su comportamiento resistivo tras someterlo a acciones como: abrasión, lavados o inmersión en agua marina.

[EN] Nowadays the demand for personal health care applications is increasing, there are more and more devices that provide us with information on parameters related to our health. These devices to be able to make the measurement need to use electrodes that are electrical conductors used to make contact with the non-metallic parts of the elements that we want to measure. When the electrodes are in contact with the skin, they make it possible to capture the heart pulses, electrical activity of the muscles, skin resistance, etc., and thus be able to determine certain physiological parameters, such as: heart rate, respiratory rate or electromyography between others. To improve this contact with the skin, textile electrodes can be used to improve comfort and the integration of these measurement elements into everyday clothing. When the electrodes are in contact with the skin, they make it possible to capture the heart pulses, electrical activity of the muscles, skin resistance, etc., and thus be able to determine certain physiological parameters, such as: heart rate, respiratory rate or electromyography between others. To improve this contact with the skin, textile electrodes can be used to improve comfort and the integration of these measurement elements into everyday clothing. This work focuses on the development of textile electrodes obtained by embroidery and the influence of various characteristics on the conductivity result is evaluated. In this way, the measurements of physiological parameters can be perfected by selecting the optimal variables in terms of embroidery. The aspects that have been analyzed in this work have been: type of thread, size of the electrode, stitch density and direction of embroidery. The embroidery process can be optimized to develop electrodes that improve comfort properties, reduce manufacturing time and material consumption, and do not lose conductivity properties. With the work, the influence of the conductive thread, the electrode design, the stitch density or the possible direction of the needle when embroidering will be determined to determine what type of embroidery is appropriate to improve conductivity. Finally, tests of maintenance and use actions have been carried out on the electrode that has obtained the best properties to assess its resistive behavior after subjecting it to actions such as: abrasion, washing or immersion in seawater.