Vêtements intelligents: les fils de haute technologie surveillent la santé et les performances sportives en mesurant le mouvement

MEDFORD, Massachusetts – Une toute nouvelle garde-robe de vêtements intelligents pourra mesurer les performances sportives et même améliorer les jeux de réalité virtuelle. Les vêtements de haute technologie pourraient également surveiller la fatigue des travailleurs ou des conducteurs, aider à la physiothérapie et améliorer les images générées par ordinateur dans la cinématographie.

Mesurant le mouvement en temps réel, la conception révolutionnaire utilise des capteurs de fil flexibles qui peuvent être attachés à la peau. Cela pourrait changer la donne sur le terrain de sport, où de minces patchs ressemblant à des tatouages ​​pourraient suivre la santé et les performances des athlètes. Sur la route, un patch de capteur de fil pourrait également alerter sur la fatigue du chauffeur de camion, surveillant les mouvements de la tête de quelqu’un sur le point de s’endormir.

La découverte s’ajoute au nombre croissant de capteurs sensoriels à base de fils développés par les ingénieurs de l’Université Tufts dans le Massachusetts, aux États-Unis.

«Il s’agit d’une démonstration prometteuse de la façon dont nous pourrions fabriquer des capteurs qui surveillent notre santé, nos performances et notre environnement de manière non intrusive», déclare l’auteur principal de l’étude Yiwen Jiang, étudiant de premier cycle à l’université de recherche privée, dans un communiqué de presse. «Bien que les algorithmes devront être spécialisés pour chaque emplacement du corps, la preuve de principe démontre que les capteurs de fil pourraient être utilisés pour mesurer le mouvement dans d’autres membres. Les patchs cutanés ou même les vêtements moulants contenant les fils pourraient être utilisés pour suivre les mouvements dans les environnements où les mesures sont les plus pertinentes, comme sur le terrain, sur le lieu de travail ou dans une salle de classe.

Des fils futuristes peuvent être appliqués à travers des capteurs tissés dans des vêtements, des patchs

En plaçant de minces patchs en forme de tatouage sur différentes articulations, un athlète pourrait porter des capteurs de mouvement pour détecter leur mouvement physique et leur forme. Alors que les capteurs de sueur basés sur les fils, décrits dans des travaux antérieurs de l’équipe Tufts, pourraient également suivre leurs électrolytes, lactate et autres marqueurs biologiques de performance dans la sueur.

«Si nous pouvons pousser cette technologie plus loin, il pourrait également y avoir un large éventail d’applications dans le domaine de la santé», déclare Jiang. «Par exemple, ceux qui recherchent la maladie de Parkinson et d’autres maladies neuromusculaires pourraient également suivre les mouvements des sujets dans leurs conditions normales et leur vie quotidienne pour recueillir des données sur leur état et l’efficacité des traitements.»

La technologie des capteurs peut être tissée dans les textiles, mesurant les gaz et les produits chimiques dans l’environnement ou les métabolites dans la sueur. Mesurant le mouvement du cou, les capteurs fournissent des données sur la direction, l’angle de rotation et le déplacement de la tête.

Dans leurs expériences, les chercheurs ont placé deux fils en forme de «X» sur la nuque d’un sujet. Revêtus d’une encre à base de carbone, les capteurs détectent le mouvement lorsque les fils se plient, créant une contrainte qui modifie la façon dont ils conduisent l’électricité. Lorsque le sujet effectuait une série de mouvements de tête, les fils envoyaient des signaux à un petit module Bluetooth qui envoyait ensuite des données sans fil vers un ordinateur ou un smartphone pour analyse.

Ces signaux ont ensuite été traduits en mouvements de tête en temps réel, avec une précision de 93%.

«De cette façon, les capteurs et le processeur suivent le mouvement sans interférence des fils, des appareils encombrants ou des conditions limitantes telles que l’utilisation de caméras ou le confinement dans une pièce ou un espace de laboratoire», explique Jiang. «Le fait qu’une caméra ne soit pas nécessaire offre une plus grande confidentialité.»

‘Réalisation remarquable’

D’autres types de conceptions de capteurs de mouvement portables comprennent des gyroscopes à 3 axes, des accéléromètres et des magnétomètres pour détecter le mouvement d’une personne par rapport à son environnement. Ces capteurs mesurent la façon dont le corps accélère, tourne ou se déplace de haut en bas et ont tendance à être plus volumineux et plus gênants.

Pour que d’autres systèmes mesurent les mouvements de la tête, un capteur doit être placé sur le front et un autre sur le cou. Cela peut interférer avec la liberté de mouvement de la personne ou simplement la commodité de ne pas être consciente d’être mesurée.

«L’objectif de la création de capteurs à base de fils est de les faire« disparaître »en ce qui concerne la personne qui les porte. Créer un fil enduit capable de mesurer le mouvement est une réalisation remarquable, rendue encore plus remarquable par le fait que Yiwen a développé cette invention en tant qu’étudiant de premier cycle », explique le co-auteur, le professeur Sameer Sonkusale, également de l’Université Tufts. «Nous sommes impatients de peaufiner la technologie et d’explorer ses nombreuses possibilités.»

Les chercheurs disent que plus de travail doit être fait pour améliorer la portée et la précision des capteurs. Cela pourrait inclure la collecte de données à partir d’un plus grand éventail de fils disposés selon un modèle et le développement d’algorithmes qui améliorent la quantification du mouvement articulé.

Les résultats sont publiés dans la revue Rapports scientifiques.

Rapport de l’écrivain SWNS Laura Sharman.