Utilisation des ondes sonores pour créer un T-shirt intelligent

Deborah Kyburz

Les nouveaux textiles intelligents mis au point par des chercheurs de l’ETH Zurich utilisent des ondes acoustiques et des fibres de verre pour effectuer des mesures précises. Légers, respirants et peu coûteux, ils présentent un grand potentiel pour la médecine, le sport et la vie quotidienne.

En bref

• Des chercheurs de l’ETH Zurich développent des textiles intelligents qui utilisent des ondes acoustiques au lieu de l’électronique pour mesurer avec précision le toucher, la pression et le mouvement.
• LesonoTextiles fonctionnent avec des microfibres de verre qui conduisent les ondes sonores ; le traitement des données est efficace grâce à l’utilisation de différentes fréquences.
• Les applications potentielles vont de la surveillance de la respiration chez les patients asthmatiques à l’amélioration des séquences de mouvements dans les sports et à la traduction du langage des signes.

Imaginez porter un T-shirt qui mesure votre respiration ou des gants qui traduisent les mouvements de votre main en commandes pour votre ordinateur. Des chercheurs de l’ETH Zurich, dirigés par Daniel Ahmed, professeur de robotique acoustique pour les sciences de la vie et les soins de santé, ont jeté les bases de ce type de textiles intelligents. Contrairement à de nombreux développements antérieurs dans ce domaine, qui utilisent généralement l’électronique, les chercheurs de l’ETH s’appuient sur des ondes acoustiques passant par des fibres de verre. Les mesures sont ainsi plus précises et les textiles plus légers, plus respirants et plus faciles à laver. « Ils sont également peu coûteux, car nous utilisons des matériaux facilement disponibles, et la consommation d’énergie est très faible », explique Ahmed.

Capteurs acoustiques intégrés dans le tissu

Les chercheurs ont baptisé leur développement SonoTextiles. Ils ont transformé des tissus normaux en capteurs intelligents qui réagissent au toucher, à la pression et au mouvement. « Des recherches ont déjà été menées sur les textiles intelligents basés sur l’acoustique, mais nous sommes les premiers à explorer l’utilisation de la fibre de verre en combinaison avec des signaux utilisant différentes fréquences« , indique Yingqiang Wang, premier auteur de l’étude publiée dans la revue Nature Electronics.

Les chercheurs ont tissé des fibres de verre dans le tissu à intervalles réguliers. À une extrémité de chaque fibre de verre se trouve un petit émetteur qui émet des ondes sonores. L’autre extrémité de chacune des fibres de verre est reliée à un récepteur qui mesure si les ondes ont changé.

Chaque émetteur fonctionne à une fréquence différente. Cela signifie qu’il faut peu de puissance de calcul pour déterminer sur quelle fibre les ondes sonores ont changé. Les textiles intelligents précédents étaient souvent confrontés à une surcharge de données et à des problèmes de traitement des signaux, car chaque emplacement de capteur devait être évalué individuellement. « À l’avenir, les données pourraient être envoyées directement à un ordinateur ou à un smartphone en temps réel », explique M. Ahmed.

Lorsqu’une fibre de verre bouge, la longueur des ondes acoustiques qui la traversent change, car elles perdent de l’énergie. Dans le cas d’un T-shirt, cela peut être dû aux mouvements du corps ou même à la respiration. « Nous avons utilisé des fréquences dans la gamme des ultrasons, autour de 100 kilohertz – bien au-delà de la gamme de l’audition humaine, qui se situe entre 20 hertz et 20 kilohertz« , souligne Wang.

Hautement polyvalent

Les chercheurs ont montré que leur concept fonctionne en laboratoire. À l’avenir, les SonoTextiles pourraient être utilisés de diverses manières : sous forme de chemise ou de T-shirt, ils pourraient surveiller la respiration des patients asthmatiques et déclencher une alarme en cas d’urgence.

Dans le cadre de l’entraînement sportif et du suivi des performances, les athlètes pourraient recevoir une analyse en temps réel de leurs mouvements, afin d’optimiser leurs performances et de prévenir les blessures. Les textiles ont également un potentiel pour le langage des signes : les gants dotés de cette technologie pourraient traduire simultanément les mouvements de la main en texte ou en parole. Ils pourraient également être utilisés dans des environnements de réalité virtuelle ou augmentée.

« Les sonotextiles pourraient même mesurer la posture d’une personne et améliorer sa qualité de vie en tant que technologie d’assistance« , ajoute Chaochao Sun, qui partage la paternité de l’étude. Les personnes qui souhaitent améliorer leur posture pourraient recevoir un retour d’information ciblé pour corriger une mauvaise posture. Les textiles pourraient également indiquer à une personne en fauteuil roulant qu’elle doit changer de position pour éviter les escarres.

Bien que l’utilisation quotidienne des sonotextiles soit potentiellement très élevée, M. Ahmed ajoute qu’il y a encore des progrès à faire en termes d’application pratique. Les microfibres de verre ont bien fonctionné comme conducteurs sonores en laboratoire, mais elles risquent de se briser dans le cadre d’une utilisation quotidienne. « L’avantage est que nous pouvons facilement remplacer les fibres de verre par du métal. Le son se propage aussi efficacement à travers le métal« , explique M. Ahmed, qui ajoute : « Nous aimerions étendre nos recherches dans cette direction, ainsi qu’à d’autres applications. » Les chercheurs veulent maintenant rendre le système plus robuste et examiner comment l’électronique peut être mieux intégrée dans les textiles. »

Référence

Wang Y, Sun Ch, Ahmed D : SonoTextiles : smart acoustic textiles for health monitoring, Nature Electronics (2025), DOI: 10.1038/s41928-025-01386-2