Avec une population mondiale vieillissante, il est nécessaire de disposer de nouvelles technologies de capteurs qui peuvent aider les cliniciens et les soignants à surveiller à distance la santé d’une personne. De nouveaux pantalons intelligents basés sur des capteurs à fibre optique pourraient aider en offrant un moyen non intrusif de suivre les mouvements d’une personne et d’émettre des alertes en cas de signes de détresse.
« Notre pantalon intelligent en fibre optique polymère peut être utilisé pour détecter des activités telles que s’asseoir, s’accroupir, marcher ou donner des coups de pied sans inhiber les mouvements naturels », a déclaré le chef de l’équipe de recherche Arnaldo Leal-Junior de l’Université fédérale d’Espirito Santo au Brésil. « Cette approche évite les problèmes de confidentialité qui accompagnent les systèmes basés sur l’image et pourrait être utile pour surveiller les patients vieillissants à domicile ou mesurer des paramètres tels que l’amplitude des mouvements dans les cliniques de réadaptation. »
Dans la revue Optica Publishing Group Optique Biomédicale Express, les chercheurs décrivent le nouveau pantalon intelligent, qui comporte des fibres optiques transparentes directement intégrées dans le textile. Ils ont également développé une unité d’acquisition de signal portable qui peut être placée à l’intérieur de la poche du pantalon.
« Cette recherche montre qu’il est possible de développer des systèmes de détection portables à faible coût à l’aide de dispositifs optiques », a déclaré Leal-Junior. « Nous démontrons également que de nouveaux algorithmes d’apprentissage automatique peuvent être utilisés pour étendre les capacités de détection des textiles intelligents et éventuellement permettre la mesure de nouveaux paramètres. »
Création de pantalons en fibre optique
La recherche fait partie d’un projet plus vaste axé sur le développement de textiles photoniques pour des capteurs portables à faible coût. Bien que des appareils comme les montres intelligentes puissent dire si une personne bouge, les chercheurs voulaient développer une technologie capable de détecter des types d’activité spécifiques sans entraver les mouvements de quelque manière que ce soit. Ils l’ont fait en incorporant des capteurs à fibres optiques polymères à variation d’intensité directement dans le tissu qui a ensuite été utilisé pour créer des pantalons.
Les capteurs étaient basés sur des fibres optiques en polyméthacrylate de méthyle de 1 mm de diamètre. Les chercheurs ont créé des zones sensibles dans les fibres en supprimant de petites sections du noyau de fibre de gaine externe. Lorsque la fibre se plie en raison d’un mouvement, cela entraînera une modification de la puissance optique traversant la fibre et peut être utilisé pour identifier le type de modification physique qui a été appliqué à la zone sensible de la fibre.
En créant ces zones de fibres sensibles à divers endroits, les chercheurs ont créé un système de capteurs multiplexés avec 30 points de mesure sur chaque jambe. Ils ont également développé un nouvel algorithme d’apprentissage automatique pour classer différents types d’activités et pour classer les paramètres de marche en fonction des données du capteur.
Classification des activités
Pour tester leur prototype, les chercheurs ont demandé à des volontaires de porter le pantalon intelligent et d’effectuer des activités spécifiques : marche lente, marche rapide, s’accroupir, s’asseoir sur une chaise, s’asseoir sur le sol, donner des coups de pied avant et arrière. L’approche par détection a atteint une précision de 100 % dans la classification de ces activités.
« Les capteurs à fibre optique présentent plusieurs avantages, notamment le fait qu’ils sont insensibles aux interférences électriques ou magnétiques et peuvent être facilement intégrés dans différents accessoires vestimentaires en raison de leur compacité et de leur flexibilité », a déclaré Leal-Junior. « Baser l’appareil sur un capteur de variation de puissance optique multiplexé rend également l’approche de détection peu coûteuse et très fiable. »
Les chercheurs travaillent maintenant à connecter l’unité d’acquisition de signaux au cloud, ce qui permettrait d’accéder aux données à distance. Ils prévoient également de tester le textile intelligent à la maison.
Ce travail a été réalisé au LabSensors/LabTel dans le cadre du cadre des technologies d’assistance financé par les agences brésiliennes FINEP et CNPq.