Une équipe de recherche en informatique du Dartmouth College a produit un tissu intelligent qui peut aider les athlètes et les patients en physiothérapie à corriger les angles des bras pour optimiser les performances, réduire les blessures et accélérer la récupération.

Le système de détection de tissu proposé est un système flexible, textile de capture de mouvement qui surveille la rotation des articulations. Le portable est léger, à bas prix, lavable et confortable, le rendant idéal pour les participants de tous les niveaux de sport ou les patients en convalescence.

L'étude, publié dans Actes de l'ACM sur Interactive, Mobile, Technologies portables et omniprésentes, sera présenté plus tard cette année lors de la conférence UbiComp 2019 à Londres en septembre.

"Nous portons des tissus tout le temps, ils fournissent donc le support parfait pour la détection continue, " dit Xia Zhou, professeur agrégé d'informatique à Dartmouth. "Cette étude démontre le haut niveau de performance et de précision que l'on peut acquérir grâce à des tissus du commerce."

Une surveillance précise des mouvements articulaires est essentielle pour le coaching de performance et la physiothérapie. Pour les athlètes pour lesquels l'angle des bras est important, des lanceurs de baseball aux joueurs de tennis, la détection à long terme peut aider les instructeurs à analyser les mouvements et à apporter des corrections d'entraînement. Pour les athlètes blessés, ou d'autres patients en physiothérapie, une telle surveillance peut aider les médecins à évaluer l'efficacité des traitements médicaux et physiques.

Afin d'être efficace pour un large éventail de porteurs, les moniteurs doivent être portables, confortable, et capable de détecter un mouvement subtil pour atteindre un haut niveau de précision.

"Sans capteur intelligent, un suivi sur le long terme serait peu pratique dans un coaching ou une thérapie, " a déclaré Qijia Shao, un doctorat étudiant à Dartmouth qui a travaillé sur l'étude. "Cette technologie élimine le besoin d'une observation professionnelle 24 heures sur 24."

Bien que des technologies de surveillance des articulations corporelles existent déjà, ils peuvent nécessiter une instrumentation lourde de l'environnement ou des capteurs rigides. D'autres moniteurs e-textile nécessitent une électronique intégrée, certains n'obtiennent que des résultats en basse résolution.

L'équipe de Dartmouth s'est concentrée sur l'augmentation de la capacité de détection et de la fiabilité, tout en utilisant à faible coût, tissus du commerce sans capteurs électriques supplémentaires. L'approche minimaliste s'est concentrée sur des tissus dans la gamme de 50 $.

"Pour moins que le prix de certains sweats, les médecins et les entraîneurs peuvent avoir accès à un système de détection de tissu intelligent qui pourrait les aider à améliorer leurs performances sportives ou leur qualité de vie, " dit Shao.

Pour concevoir le moniteur portable, l'équipe a utilisé un tissu en nylon, fibre élastique et fils plaqués d'une fine couche d'argent pour la conductivité. Les prototypes ont été adaptés en deux tailles et équipés d'un microcontrôleur qui peut être facilement détaché pour recevoir des données sur la résistance du tissu. Le microcontrôleur peut être encore miniaturisé à l'avenir pour s'adapter à l'intérieur d'un bouton.

Le système s'appuie sur les tissus extensibles pour détecter la déformation de la peau et les tissus sous pression pour détecter la pression pendant le mouvement de l'articulation. Sur la base de ces informations, il détermine l'angle de rotation de l'articulation par des changements de résistance. Lorsqu'un joint est enveloppé avec le tissu conducteur, il peut détecter le mouvement du joint.

Dans un test avec dix participants, le prototype a obtenu une erreur médiane très faible de 9,69º dans la reconstruction des angles de l'articulation du coude. Ce niveau de précision serait utile pour les applications de rééducation qui limitent la plage de mouvement articulaire du patient. Le tissu a également reçu des notes élevées des testeurs pour le confort, souplesse de mouvement et facilité d'utilisation.

Des expériences ont également montré que le tissu était entièrement lavable avec seulement une petite quantité de détérioration de l'efficacité.

"Les testeurs ont même vu cela pour une utilisation dans des activités avec des amplitudes de mouvement élevées, comme le yoga ou la gymnastique. Tous les participants ont déclaré qu'ils seraient prêts à acheter un tel système pour un prix relativement peu élevé, " dit Zhou, qui co-dirige le DartNets Lab de Dartmouth.

Alors que le prototype n'était conçu que pour l'articulation du coude, il démontre le potentiel de surveillance du genou, l'épaule et d'autres articulations importantes chez les athlètes et les patients en physiothérapie. Les futurs modèles seront également coupés pour un meilleur ajustement afin de réduire le froissement du tissu qui peut avoir un impact sur les performances de détection. L'équipe mesurera également l'impact de la sueur sur les performances de détection.