Un nouveau capteur d'humidité thermique pour la détermination de l'humidité des matériaux ainsi que les premières applications sont présentés. Grâce au procédé de mesure thermique, le capteur est pratiquement insensible aux grandeurs perturbatrices typiques, comme les champs électromagnétiques ou les différences de salinité. Grâce à une évaluation appropriée des signaux, la plage de mesure du capteur peut être limitée sans effort supplémentaire à des couches très fines. Le capteur est ainsi particulièrement adapté à la mesure de la teneur en eau des couches textiles et de la peau, à proximité du corps. Le système peut être construit de manière très compacte et la consommation d'énergie est faible, ce qui permet de réaliser des applications portables - wearables.

Le taux d'humidité chez l'homme joue un rôle très important dans le sport et la santé en général. (Smith & Havenith, 2011). Une perte d'eau de 2% du poids corporel entraîne déjà une baisse sensible des performances physiques et mentales. Une perte de 5 % ou plus peut réduire la capacité de travail d'environ 30 % (Jeukendrup, 2010, p. 32). Une perte d'eau de 10 % du poids corporel finit par mettre la vie en danger. C'est pour cette raison qu'il existe d'innombrables applications et trackers de fitness qui vous rappellent de boire suffisamment. L'inconvénient est que ces applications ne fournissent généralement aucune information sur le taux d'humidité actuel du corps ni sur la perte d'humidité due à la transpiration. Ces informations peuvent être complétées à l'aide de mesures de l'humidité près du corps. Il sera ainsi possible de fournir aux personnes âgées et aux sportifs d'endurance actifs des informations ciblées sur leur équilibre hydrique actuel et/ou de leur rappeler de boire.

Le capteur d'humidité thermique développé à l'université de Kaiserslautern (Schönfisch et al., 2020) offre des conditions optimales pour des mesures d'humidité proches du corps. Le capteur THMS (THMS pour Transient-Heat Moisture-Sensing), fabriqué par microtechnique, est basé sur un film chauffant très fin (env. 8 µm) qui est chauffé de quelques degrés pendant une période très courte (~0,3 s). En même temps, sa montée en température est enregistrée et évaluée. Ce comportement thermique dépend de la teneur en humidité de l'environnement. La consommation d'énergie est faible et permet de fonctionner avec une petite batterie, comme celles qui équipent typiquement les montres intelligentes.

La mesure de l'humidité dans les vêtements portés près du corps permet de mesurer immédiatement l'apport d'humidité dû à la transpiration et, en combinaison avec d'autres données, d'extraire des informations sur le taux de transpiration actuel. Les données peuvent être transmises directement à un téléphone portable via une interface sans fil pour être enregistrées ou analysées.

Les premiers essais pilotes de mesure de l'humidité de la peau ont montré que le capteur THMS permettait de détecter différents niveaux d'humidité dans la couche externe de la peau (stratum corneum).

La teneur en humidité du stratum corneum ne fournit certes pas encore d'informations sur une éventuelle déshydratation du corps, mais elle démontre l'aptitude du capteur THMS à effectuer des mesures dans la peau. Des expériences sont en cours pour mesurer les couches plus profondes de l'épiderme et pour corréler les mesures avec la perte d'humidité après une activité sportive.

Bibliographie de l'étude :

Jeukendrup, A. (2010). Sports Nutrition - From Lab to Kitchen. Meyer & Meyer Sport.

Schönfisch, D., Göddel, M., Blinn, J., Heyde, C., Schlarb, H., Deferme, W., & Picard, A. (2020). Système de mesure miniaturisé et basé sur la chaleur pour mesurer l'humidité dans les matériaux textiles. Physica Status Solidi (A) Applications et science des matériaux, 1900835. doi.org/10.1002/pssa.201900835

Silbernagl, S., & Draguhn, A. (2018). Atlas de poche de physiologie. Thieme (en allemand).

Smith, C. J., & Havenith, G. (2011). Body mapping of sweating patterns in male athletes in mild exercise-induced hyperthermia. European Journal of Applied Physiology, 111(7), 1391-1404. doi.org/10.1007/s00421-010-1744-8