Un capteur de santé portable et hydrofuge, créé à partir de matériaux simples

Une équipe de scientifiques a trouvé une manière innovante d’allier les outils les plus basiques – un crayon et du papier – à la haute technologie. Ils ont en effet créé un capteur abordable, accessible, hydrofuge et portable capable de surveiller de multiples signaux vitaux.

Les détails de cette réalisation captivante ont été publiés dans le Chemical Engineering Journal.

Précédemment, l’équipe avait conçu un capteur sur papier pouvant être utilisé dans les « couches intelligentes » pour détecter l’humidité. Néanmoins, ce capteur n’était pas hydrofuge, il était donc utile pour détecter l’humidité, mais ne pouvait pas être utilisé pour surveiller avec précision d’autres variables de santé où l’humidité pourrait interférer avec la détection et les résultats.

« Dans ce cas, nous cherchons à mesurer les molécules de gaz, la température et les signaux physiologiques électriques« , a déclaré l’auteur principal de la correspondance, Huanyu « Larry » Cheng, professeur agrégé de science de l’ingénierie et de la mécanique à la Penn State. « Si nous avons une interférence de l’humidité ou d’une humidité rapide, le signal et la robustesse mécanique seront compromis. C’est pourquoi nous avons conçu un revêtement superhydrophobe, rendant le capteur pratiquement imperméable à l’eau. »

Une technologie étanche et étirable

Les chercheurs ont utilisé un revêtement hydrophobe de silice, qui avait déjà été utilisé pour d’autres capteurs, mais jamais pour les capteurs sur papier. De plus, ces capteurs ont été conçus pour être extensibles, ce qui les rend aptes à être portés sur la peau.

« Avec ce capteur, vous n’avez pas besoin d’équipement volumineux« , a précisé l’auteur co-correspondant Li Yang, autrefois chercheur à l’École des Sciences de la Santé et du Génie Biomédical à l’Université de Technologie de Hebei, à Tianjin, en Chine. « Nous utilisons des approches de fabrication à faible coût pour les rendre accessibles. Le capteur est fait de matériel de graphite exfolié d’un crayon. Ainsi, le matériau du crayon est vraiment le matériau de détection parce qu’il est un matériau conducteur. »

De nouvelles applications envisageables

Outre la capture de la température et des molécules de gaz, les capteurs pourraient capturer l’action physiologique électrique pour surveiller le mouvement musculaire, l’activité cardiovasculaire et les signaux cérébraux. Les chercheurs ont mentionné que le dispositif a le potentiel non seulement pour la détection, mais aussi pour la stimulation. Par exemple, le capteur pourrait administrer une thérapie thermale en envoyant un courant à la peau.

Huanyu Cheng a indiqué que le coût, l’accessibilité et la polyvalence du capteur, en termes de l’étendue des signes vitaux qu’il pourrait mesurer, pourraient le rendre utile pour des applications de santé publique, et pas seulement pour des objectifs de santé individuels.

« En général, nous sommes intéressés par la santé de la population« , a conclu le professeur Cheng. « Ainsi, avec ce processus de fabrication à faible coût et l’accessibilité du capteur, nous espérons pouvoir le fournir à une très grande population, puis collecter des informations sur la variation entre les individus afin d’établir une base, selon la population de patients dans différents lieux géographiques ou dans différentes populations.« 

En synthèse

Ce capteur sur papier et crayon, à la fois hydrofuge et extensible, représente une véritable avancée dans la conception de capteurs de santé portables. Il offre de nouvelles perspectives pour une surveillance de santé plus accessible et plus abordable, à la fois pour un usage individuel et pour une surveillance à plus grande échelle de la santé de la population. C’est une démonstration de comment un outil simple, comme un crayon, peut être transformé en un instrument de surveillance de la santé de pointe.

Pour une meilleure compréhension

Comment ce capteur a-t-il été conçu ?

Le capteur a été fabriqué en utilisant des matériaux simples : du graphite exfolié d’un crayon appliqué sur du papier. Il a ensuite été rendu hydrofuge grâce à un revêtement de silice.

Quels sont les avantages de ce capteur par rapport à d’autres capteurs de santé ?

Il est abordable, facile à fabriquer et à utiliser, peut être porté sur la peau et peut surveiller de multiples signes vitaux. De plus, il est à la fois hydrofuge et extensible.

Quelles sont les applications potentielles de ce capteur ?

Le capteur pourrait être utilisé pour surveiller le mouvement musculaire, l’activité cardiovasculaire et les signaux cérébraux, ainsi que pour administrer une thérapie thermale. Il pourrait également être utilisé pour surveiller la santé d’une large population.

Quels sont les futurs développements envisagés pour ce capteur ?

Les chercheurs envisagent de rendre le capteur encore plus accessible et abordable, afin qu’il puisse être fourni à une grande population. Ils souhaitent également collecter des informations sur la variation entre les individus pour établir une base de données sur la santé de la population.

Légende illustration : Une équipe de chercheurs dirigée par l’État de Pennsylvanie a créé un capteur portable de type « crayon sur papier » qui est accessible, abordable et étanche. Crédit : Huanyu “Larry” Cheng

DOI : 10.1016/j.cej.2023.142774