Textiles connectés pour les communications autour du corps humain – CONTEXT

L'objectif du projet est de développer des textiles intelligents intégrant des technologies radiofréquences (RF) et des composants pour les communications sans fil entre objets situés dans les réseaux autour du corps humain (WBAN). Basées sur les technologies disponibles dans les smartphones, deux problématiques seront étudiées :

1 - La première concerne le transfert d'énergie en utilisant la technologie de communication en champ proche (NFC) à 13.56 MHz afin d'alimenter un capteur éloigné du smartphone. Cette partie du projet répond aux problématiques d'utilisation de batteries dans les textiles intelligents et de leur lavabilité. Dans ce cadre, le projet développera des antennes, des lignes de transmissions, et des composants organiques intégrés en technologie textile. L'antenne couplera le smartphone au textile et sera reliée au capteur par l'intermédiaire d'une ligne de transmission textile. La conversion RF/DC nécessaire à l'alimentation du capteur sera intégrée au textile par l'intermédiaire d'un circuit de redressement utilisant soit une technologie de composants de surface, soit une technologie de composants organiques adaptée à la filière textile et développée spécifiquement dans le cadre du projet. L'ensemble des éléments RF et électroniques sera étudié et caractérisé dans le but de produire un prototype final d'alimentation à distance d'un capteur sur textile par un smartphone et sans utilisation de batterie. L'application visée sera la mesure préventive d'un l'électrocardiogramme qui aura pour objectif de suggérer la consultation d'un médecin en cas de troubles, mais il ne s'agira pas d'un système médical.

2 - La seconde problématique traitée dans le projet sera la transmission de l'information entre le capteur et le smartphone. Suivant les technologies développées pour l'alimentation du capteur, la transmission d'informations par la technologie NFC sera aussi envisagée dans le cadre du projet, sous réserve que le bilan de la liaison entre le smartphone et le capteur montre la faisabilité. Cependant, la transmission des données dans la bande Industrielle Scientifique et Médicale (ISM) à 2.4 GHz devrait être plus adaptée notamment pour obtenir des débits de transmissions plus élevés. En s'inspirant du domaine des métamatériaux, le projet visera à utiliser le textile comme support de guidage d'ondes de surface. Trois voies technologiques seront envisagées pour fabriquer des surfaces à impédances réactives : (i) une structuration de type conducteur magnétique artificiel (AMC), (ii) la corrugation d'un plan de masse par fils métalliques tissés et cousus, et (iii) les métasurfaces tissées à avance de phase. Pour chaque voie technologique, il sera nécessaire d'adapter la fabrication textile (laminage, utilisation de fils métalliques isolés ou non, tissage et tricot), ainsi que de garantir une injection appropriée des ondes de surfaces. Pour cela, des antennes spécifiques seront développées et fabriquées en textile pour garantir une bonne injection des ondes tout en limitant les interactions avec le corps humain. L'étude des interactions des ondes avec les tissus humains ne sera pas considérée dans le cadre du projet d'un point de vue médical. Cependant, les technologies développées viseront à minimiser ces interactions par l'utilisation de surfaces réfléchissantes métalliques ou métamatériaux en vue d'un transfert des technologies vers des applications industrielles. Enfin, les différentes structures RF dans la bande ISM seront étudiées et optimisées afin de produire un prototype final de transmission par ondes de surface guidées sur un textile entre deux antennes.

D'une manière générale, les propriétés électromagnétiques particulières obtenues dans le domaine des métamatériaux seront envisagées pour réduire la taille des antennes et du système, ou encore pour l'ingénierie des guides d'ondes de surface.