Ces lunettes intelligentes s'allument en un clin d'œil… littéralement !

Comme un clin d'œil, il produit de l'électricité

Le fonctionnement de GlassTENG exploite l'effet triboélectrique, un phénomène que nous connaissons tous, même sans jamais entendre son nom. C'est la même électricité statique qui fait coller un ballon à vos cheveux après l'avoir frotté ou qui nous donne un petit choc lorsque nous touchons un objet métallique.

Lorsque deux matériaux différents entrent en contact puis se séparent, ils peuvent générer une différence de charge électrique. Les chercheurs ont appliqué ce principe à trois capteurs flexibles et très fins constitués de couches de matériaux qui se compriment et se séparent selon les mouvements du visage. Chaque clignement d’œil exerce une pression sur le capteur, produisant un signal électrique. La même chose se produit lorsque nous bougeons nos sourcils, mâchons ou serrant la mâchoire.

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Et les différences se voient également dans les chiffres. Selon l'étude scientifique consacrée à GlassTENG, les mouvements des paupières et des sourcils produisent des signaux compris entre 200 et 500 millivolts, tandis que les mouvements plus énergiques de la mâchoire peuvent atteindre 1,5 volts. Même la pulsation d'une artère génère un signal détectable, compris entre 50 et 100 millivolts.

Pour intercepter ces activités, les chercheurs ont placé les capteurs à trois endroits sur la monture : sur l'arête du nez, près de la tempe et dans la zone située au-dessus de l'oreille. Depuis ces positions, ils peuvent percevoir les mouvements des muscles et les pulsations des artères sous-jacentes. Le résultat est une monture qui, dans un certain sens, ressent ce que fait notre visage.

Les lunettes reconnaissent quand on serre les dents

L’une des applications les plus intéressantes concerne le bruxisme, ce trouble caractérisé par le serrement ou le grincement involontaire des dents, qui peut également survenir pendant le sommeil. Au cours des expériences, 20 volontaires portaient du GlassTENG et effectuaient six tâches : cligner des yeux, hausser les sourcils, serrer les dents, les faire bavarder, manger et parler.

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Un algorithme d'apprentissage automatique a analysé les signaux électriques générés par les capteurs, apprenant à associer chaque combinaison d'impulsions à un mouvement spécifique. Les résultats ont été particulièrement bons pour les comportements liés à la mâchoire : le système a reconnu les claquements de dents dans 99 % des cas et les serrements de dents dans 96 % des cas.

L’objectif est de transformer une simple paire de lunettes en un outil capable de remarquer quand nous serrant inconsciemment la mâchoire et, à l’avenir, de nous avertir avec une petite notification. Pour ceux qui passent de nombreuses heures devant l’ordinateur avec les épaules tendues et les dents serrées, cela pourrait être un rappel très utile.

Il existe encore des mouvements difficiles à distinguer. La parole, par exemple, n’a été reconnue correctement que dans 55 % des cas, car certains mouvements de la mâchoire ressemblent beaucoup à ceux de la mastication. Une difficulté à laquelle les chercheurs devront faire face dans les développements futurs.

Ils peuvent également mesurer votre fréquence cardiaque

Les mêmes capteurs peuvent percevoir quelque chose de bien plus délicat que le mouvement de la mâchoire : la pulsation des artères qui traversent le visage. En particulier, le capteur sur l'arête du nez est situé à proximité de l'artère angulaire, tandis que celui sur la tempe intercepte les pulsations de l'artère temporale superficielle.

Chaque battement de coeur provoque un petit changement de pression. Le capteur le transforme en un signal électrique à partir duquel la fréquence cardiaque peut être obtenue. Pour vérifier sa fiabilité, les chercheurs ont comparé les mesures obtenues avec GlassTENG avec celles d'une ceinture pectorale Polar H10, utilisée comme référence.

Dans les expériences au repos, menées sur dix participants, l’erreur absolue moyenne n’était que de 1,82 battements par minute, calculée sur des intervalles de 30 secondes. Un résultat prometteur pour une technologie qui utilise de si petits capteurs, intégrés dans un objet que de nombreuses personnes portent déjà quotidiennement sur le nez.

Des capteurs qui consomment très peu d'énergie

L’autre aspect intéressant de GlassTENG concerne la consommation électrique. Les trois capteurs sont auto-alimentés pour générer le signal, car ils exploitent directement l'énergie mécanique des mouvements qu'ils détectent. Le circuit électronique nécessaire à leur lecture ne consomme au total que 4,1 microwatts, une quantité extrêmement faible par rapport à celle requise par de nombreuses technologies de détection traditionnelles.

Le prototype utilise toujours des composants électroniques alimentés séparément pour traiter et transmettre les informations, mais les chercheurs s'efforcent de réduire davantage la consommation d'énergie et d'intégrer le traitement des données directement dans la monture. L’objectif est de développer des lunettes capables de surveiller en continu certains paramètres physiologiques, en fournissant des informations utiles sans nécessiter de recharges fréquentes.

Comme l'explique Nivedita Arora, professeur à l'Université Northwestern et responsable de la recherche, le visage humain contient une énorme quantité d'informations sur notre santé. Et les lunettes représentent un support particulièrement adapté pour les collectionner, compte tenu du nombre de personnes qui les portent déjà chaque jour.

GlassTENG est encore un prototype expérimental et des tests supplémentaires seront nécessaires pour évaluer son fonctionnement lors des activités quotidiennes normales. Les applications possibles vont cependant au-delà du bruxisme : les chercheurs imaginent des systèmes capables de suivre le rythme cardiaque, certains comportements alimentaires ou encore les signaux associés à la fatigue.

Pour l'instant, trois petits capteurs, une monture et un groupe de bénévoles suffisaient. Le reste a été fait par les paupières, les sourcils et la mâchoire, avec tous ces mouvements que l'on répète chaque jour sans même s'en rendre compte.