Les dispositifs actuels (ceintures cardiaques, montres) échouent souvent lors d'efforts longs sous forte chaleur (glissements, artéfacts de mouvement, prolifération bactérienne). Cette étude présente le PBTM-3, un capteur hydrogel capable de maintenir une mesure précise de la fréquence cardiaque et respiratoire pendant plus de 6 heures à 38°C et 52% d'humidité, tout en éliminant 99% des bactéries et en adhérant parfaitement à la peau sans colle chimique.
Développement de matériaux avancés (Nanotechnologie) et Preuve de Concept in vivo (Validation sur sujet humain lors d'exercices d'endurance).
Ingénierie des capteurs portables (Wearables), Physiologie de l'effort (Monitoring cardiorespiratoire), Science des matériaux (Hydrogels conducteurs).
Tests mécaniques et électriques approfondis en laboratoire simulant des conditions de marathon, suivis de tests physiologiques sur vélo elliptique à intensités variées (repos, lent, moyen, rapide) comparés à une smartwatch standard.
Au-delà de la simple mesure, ce capteur permet d'identifier les seuils physiologiques sans masque à gaz.
Ratio HR/RR : ~3.21
L'étude confirme que la fréquence respiratoire (RR) augmente de manière non-linéaire par rapport à la fréquence cardiaque (HR) lors d'efforts intenses. Le capteur a détecté une baisse du ratio HR/RR (de 3.69 au repos à 3.21 à haute intensité), signalant le passage des seuils ventilatoires (VT1/VT2). Une fréquence respiratoire disproportionnée (>40 rpm pour 118 bpm) peut ainsi alerter instantanément sur une inefficacité respiratoire ou une acidose métabolique précoce.
Bien que prometteurs, ces résultats présentent certaines contraintes liées au stade de développement actuel.
Limitations techniques : Le capteur nécessite pour l'instant une connexion filaire à un pont électrique (LCR) pour l'acquisition des données, ce qui n'est pas encore viable pour une utilisation autonome en extérieur sans module sans fil miniaturisé.
Limitations physiologiques : L'étude a été menée sur des durées de 6 heures maximum. Bien que cela couvre un marathon ou un 70.3, la stabilité sur des durées Ironman (10h-16h) reste à valider formellement.
Limitations pratiques : La production de masse des nanomatériaux MXene et leur intégration standardisée dans des produits grand public restent des défis industriels coûteux.
Limitations psychologiques : L'acceptabilité de coller un "patch" bio-adhésif directement sur la peau à chaque entraînement, par rapport à l'enfilage rapide d'une montre, reste à évaluer auprès du grand public.
Pour passer du laboratoire au poignet du triathlète, les prochaines étapes sont claires :
Axe de recherche 1 : Intégration d'unités de transmission de données sans fil et d'alimentation miniaturisées (batteries souples) pour rendre le dispositif totalement autonome.
Axe de recherche 2 : Tests sur des cohortes plus larges d'athlètes en conditions réelles de compétition (nage en eau libre, transition vélo-course) pour valider la robustesse mécanique multimodale.
Axe de recherche 3 : Développement d'algorithmes IA embarqués pour interpréter en temps réel le ratio HR/RR et donner des feedbacks de pacing directement à l'athlète.
Axe de recherche 4 : Étude de la réutilisabilité à très long terme et de l'impact écologique du cycle de vie du produit (bien que les matériaux soient bio-sourcés comme la cellulose).
Source : Microsystems & Nanoengineering - DOI: 10.1038/s41378-025-01102-2
Article Original
A hot-humid tolerant and antibacterial MXene-based hydrogel sensor for real-time cardiorespiratory monitoring in endurance sports
Xiaoyan Wang, Hongcheng Xu, Chuanyu Zhang, Eng G. Lim, Yinchao Zhao, Kai Hoettges, Xueyong Wei, Qifeng Lu, Fuzhou Niu & Pengfei Song
Xi'an Jiaotong-Liverpool University & University of Liverpool
Publié le 12 Décembre 2025 © The Author(s)
