Les personnes épuisées se blessent plus facilement, que ce soit lors de la pratique d’un sport ou d’un travail physique. Des chercheurs dirigés par Carlo Menon, professeur de technologies mobiles de la santé, ont développé un capteur textile qui mesure en temps réel l’état d’épuisement des personnes pendant l’effort physique. Ils ont testé ce nouveau capteur sur un pantalon de course. D’un simple coup d’½il sur leur smartphone, les personnes testées ont pu déterminer quand elles atteignaient leur limite d’effort et qu’il valait mieux faire une pause.
L’invention pour laquelle l’ETH Zurich a déposé un brevet pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de vêtements intelligents : En effet, pour de nombreux produits disponibles sur le marché, les composants électroniques tels que les capteurs, les piles ou les puces sont fixés ultérieurement sur les vêtements. Cela rend la fabrication compliquée, entraîne des prix élevés et rend l’entretien des produits plus difficile.
Un fil extraordinaire
Lorsque les gens sont fatigués, ils se déplacent différemment. Il en va de même pour la course à pied : Les pas sont plus courts et moins réguliers. Les chercheurs mesurent cet effet avec leur nouveau capteur, composé d’un fil spécial.Cela est rendu possible par la structure du fil : la fibre interne est constituée d’un caoutchouc conducteur et élastique. En spirale, les chercheurs ont enroulé autour de celui-ci un fil rigide recouvert d’une fine couche de plastique. "Les deux fibres agissent comme des électrodes et génèrent un champ électrique. Ensemble, elles forment un condensateur capable de stocker une charge électrique que nous appelons capacité", explique Tyler Cuthbert, qui a effectué des recherches postdoctorales dans le groupe de Menon et a joué un rôle déterminant dans le développement.
Le pantalon de course intelligent
Dans des conditions normales, ces variations de capacité seraient très faibles et ne suffiraient pas à mesurer les mouvements du corps. Mais les propriétés du fil sont loin d’être normales : "Contrairement à la plupart des autres matériaux, il s’épaissit lorsqu’on tire dessus", explique Cuthbert. Le fil devient ainsi beaucoup plus sensible aux moindres mouvements. S’il s’étire légèrement, des variations nettement mesurables apparaissent dans la capacité du capteur. Il est ainsi possible de mesurer et d’évaluer des changements même subtils dans le comportement de marche.
Mais comment peut-on en déduire le niveau de fatigue d’une personne ? Dans le cadre d’un projet de recherche antérieur, Cuthbert et Menon ont observé un certain nombre de sujets en train de courir, alors qu’ils portaient un pantalon de course équipé d’un capteur similaire. Ils ont enregistré la manière dont les signaux électriques du capteur changeaient à mesure que la fatigue augmentait. À partir de ce modèle, les chercheurs ont ensuite créé un modèle qui prédit l’épuisement des coureurs et qui peut également être utilisé pour le nouveau capteur textile. Pour que le modèle puisse faire des prédictions fiables en dehors du laboratoire, il faut toutefois encore de nombreux autres tests et une grande quantité de données sur les mouvements.
Antenne textile pour la transmission de données sans fil
Le signal électrique du capteur de contrainte entraîne alors l’émission par l’antenne d’un signal à une fréquence déterminée, qui peut être lu par un smartphone. Si le capteur est déplacé pendant la course, il en résulte un modèle de signal dont la fréquence varie constamment et qui peut être enregistré et analysé en temps réel par une application. Il s’agit toutefois d’une musique d’avenir qui nécessite encore un certain travail de développement.
