Des chercheurs développent des capteurs portables pour suivre les mouvements pendant le sport et l’exercice.

Le patch capteur portable mis au point, accompagné de son module électrique. Crédit : Institut indien de technologie de Gandhinagar et Laboratoire des matériaux intelligents.

À quoi ressemble une bonne flexion des biceps ? Dans une salle de sport bondée, la réponse peut varier d’une personne à l’autre. Certains apprennent en observant un coach, tandis que d’autres imitent les autres sportifs ou suivent des tutoriels vidéo sur leur téléphone. Sans supervision régulière, les débutants peuvent avoir du mal à se rendre compte que leur posture se modifie ou qu’un mouvement est mal exécuté.

« Un entraîneur expérimenté peut souvent repérer rapidement de telles différences. Mais dans une salle de sport ou un centre d’entraînement bondé, il est difficile de surveiller chaque répétition de chaque personne », a déclaré le Dr Biswajit Saha, professeur associé au département de génie chimique de l’Institut indien de technologie de Gandhinagar (IITGN).

« Nous nous sommes demandé si un capteur portable pourrait offrir une méthode supplémentaire pour analyser le mouvement, même lorsqu’un entraîneur ne peut pas observer chaque répétition. »

Son équipe de recherche au Laboratoire des matériaux intelligents a exploré cette question en concevant de petits patchs de capteurs flexibles destinés à la musculation et à des sports comme le tennis et la natation. Ces patchs sont actuellement testés auprès de sportifs et d’athlètes lors de séances d’entraînement réelles, et l’équipe recherche des partenaires industriels et gouvernementaux pour poursuivre leur développement.

Transformer le mouvement en signal

Placés sur des parties spécifiques du corps, ces patchs enregistrent les variations électriques liées au mouvement. Le principe sous-jacent est la détection piézorésistive. Dans ces capteurs, la déformation mécanique modifie la résistance électrique. Lorsque le corps bouge, le patch se déforme avec la peau et les tissus environnants. Cette déformation modifie la réponse électrique du capteur, produisant un signal mesurable.

Le signal transite par un petit système électronique où il est échantillonné puis transmis à un appareil mobile via Bluetooth. Un modèle d’apprentissage automatique analyse ensuite les caractéristiques de ces signaux et les compare à des données de référence recueillies auprès de praticiens expérimentés, notamment des entraîneurs, des préparateurs physiques et des athlètes de niveau régional et national.

« En comparant ces modèles avec ceux enregistrés par des praticiens expérimentés, nous visons à fournir aux entraîneurs des informations supplémentaires pour évaluer les performances sportives et d’exercice », explique Kosha Navnit Vaishnav, doctorante au département de génie chimique de l’IITGN et membre de l’équipe de recherche développant le capteur portable.

Apprendre des meilleurs

La structure conçue pour ce nouveau capteur permet d’examiner les différences dans les signaux, notamment leur synchronisation, leur intensité et leur cohérence au fil des répétitions.

Puisqu’il n’existe pas de modèle unique et correct que chacun doit suivre, deux personnes peuvent exécuter le même exercice différemment en raison de leurs proportions corporelles, de leur mobilité ou de leurs habitudes de mouvement. Même une même personne peut bouger différemment lorsqu’elle est fatiguée. Par conséquent, une différence entre deux signaux n’est pas nécessairement la preuve d’une erreur.

Le défi consiste à déterminer quelles différences sont importantes et ce qu’elles révèlent sur le mouvement étudié.

« Notre cadre vise à compléter l’entraînement conventionnel en fournissant des informations quantitatives sur les schémas de mouvement qui peuvent être difficiles à évaluer de manière cohérente par la seule observation », a déclaré le Dr Ravi Prakash Verma, chercheur postdoctoral au département de génie chimique de l’IITGN, qui a joué un rôle essentiel dans le développement de la plateforme de capteurs.

Ce patch sportif potentiel s’inscrit dans un projet plus vaste du groupe IITGN visant à développer des capteurs flexibles portables et adaptables à différentes applications. Dans une étude de 2024 publiée dans Sensors and Actuators B: Chemical , des chercheurs ont mis au point un capteur extensible intégré à un bandage textile pour suivre les mouvements du corps et les signaux physiologiques. Ce capteur a résisté à 50 000 cycles d’utilisation répétée lors de tests et a démontré une activité antibactérienne contre Escherichia coli.

Une autre étude de 2024 , publiée dans ACS Applied Nano Materials , a présenté un capteur extensible et imprimable permettant de surveiller les signaux physiologiques et l’activité physique humaine. Dans une troisième étude , publiée dans l’ IEEE Sensors Journal , cette technologie a été appliquée différemment, en intégrant un capteur à un masque portable pour surveiller les schémas respiratoires .

Ces trois études illustrent l’éventail des approches de détection portable explorées par le groupe, jetant ainsi les bases de ses travaux en cours sur les capteurs portables pour le sport.

L’équipe affine les mesures d’interprétation des signaux pour différents exercices et sports, créant ainsi une base de données exhaustive accessible aux entraîneurs. Outre les données de référence enregistrées par des experts et des entraîneurs, elle a évalué le capteur et le système d’interprétation des signaux auprès de débutants participant à des entraînements en salle et à des activités sportives.

L’étude a suivi 50 personnes pratiquant l’haltérophilie et la musculation, et a également enregistré les mouvements associés au tennis, à la natation et à d’autres activités physiques pour 30 autres participants.

« Les résultats de ces travaux ne seront pas encore publiés », a déclaré Vaishnav. L’équipe a intégré le matériel de détection, l’acquisition et l’analyse des données sur une plateforme unique. « Notre prototype a atteint le niveau de maturité technologique 5 et est en cours d’amélioration et de validation en conditions réelles d’entraînement. Une demande de brevet est en cours », a-t-elle ajouté.

https://news.iitgn.ac.in/iitgn-wearable-sensor-to-monitor-sports-training/