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Une équipe d’ingénieurs de l’université de Californie à San Diego a mis au point un autocollant électronique capable de surveiller le taux de vitamine C d’une personne à partir de la sueur de ses doigts, sans prélèvement sanguin, sans visite au laboratoire et sans pile. Cet autocollant souple, qui se fixe à l’extérieur d’un gobelet, recueille des traces de sueur lorsque la personne tient le gobelet. En quelques minutes, le système récupère suffisamment d’énergie à partir de la sueur pour analyser le taux de vitamine C et envoyer les résultats sans fil à un ordinateur portable situé à proximité.
« En transformant des objets du quotidien tels que des gobelets ou des bouteilles en capteurs intelligents, les gens peuvent obtenir des informations en temps réel sur leur santé et leur bien-être sans rien changer à leur routine quotidienne », indique Patrick Mercier, coauteur principal de l’étude et professeur au département d’ingénierie électrique et informatique de la Jacobs School of Engineering de l’université de Californie à San Diego. « Nous nous dirigeons vers un avenir fait d’appareils « inconscients », c’est-à-dire discrets et pratiquement invisibles, à tel point que vous ne vous rendez même pas compte que vous les utilisez. Vous vaquez simplement à vos occupations quotidiennes et votre tasse vous donne accès à toutes ces informations précieuses. »
La malnutrition et les carences en micronutriments continuent de toucher des millions de personnes dans le monde. Alors que la vitamine C joue un rôle clé dans le fonctionnement du système immunitaire, la réparation des tissus et l’absorption du fer, son dosage nécessite actuellement des prises de sang, un équipement de laboratoire spécialisé et coûte environ 50 dollars par test aux États-Unis. Ces obstacles rendent un suivi fréquent peu pratique pour de nombreuses personnes.
Le nouvel autocollant offre une alternative simple, pratique et peu coûteuse. Construit sur une feuille de polymère flexible et adhésive, le système intègre des composants électroniques sérigraphiés. Un tampon hydrogel poreux monté sur l’autocollant recueille la sueur des doigts. Une pile à biocombustible intégrée convertit les substances chimiques présentes dans la sueur en électricité, qui alimente un circuit imprimé personnalisé et le capteur de vitamine C. Le circuit imprimé lit les signaux du capteur de vitamine C et transmet les données sans fil via Bluetooth basse consommation.
« La plupart des gens n’ont qu’un aperçu de leur état de santé une fois par an chez le médecin. Mais notre corps change beaucoup plus fréquemment que cela », a déclaré M. Mercier. « Nous voulons rendre l’accès aux données de santé aussi fréquent et facile que de tenir votre tasse de café ou votre bouteille de jus d’orange le matin. »
Une autre particularité de cet autocollant est qu’il génère de l’énergie sans nécessiter d’effort physique de la part de l’utilisateur. Malgré leur petite taille, les doigts sont parmi les parties du corps qui produisent le plus de sueur : chacun d’entre eux contient plus d’un millier de glandes sudoripares et peut produire entre 100 et 1 000 fois plus de sueur que la plupart des autres zones du corps. Ce flux constant de transpiration naturelle fournit une source d’énergie continue qui permet à l’autocollant de fonctionner même lorsque l’utilisateur est au repos.
Comme le système ne nécessite pas de batterie, il peut être fabriqué à faible coût, potentiellement pour quelques centimes seulement par unité. Son prix abordable pourrait également permettre aux futures versions du système d’être jetables et largement accessibles, en particulier dans les régions défavorisées.
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Ce travail est le fruit d’une collaboration entre les laboratoires de Mercier et de Joseph Wang, professeur au département de génie chimique et nano-ingénierie Aiiso Yufeng Li de la Jacobs School of Engineering de l’université de Californie à San Diego. Il s’appuie sur les technologies portables mises au point par le laboratoire de Wang, notamment des capteurs biochimiques semblables à des tatouages et des appareils portables alimentés par le bout des doigts, ainsi que sur les systèmes sans fil à très faible consommation d’énergie et sans batterie développés par le laboratoire de Mercier.
Lors des tests, le dispositif a été collé sur un gobelet jetable et a suivi avec précision les variations du taux de vitamine C après que les participants aient pris un complément alimentaire ou bu du jus d’orange. Le dispositif s’est alimenté pendant plus de deux heures en utilisant uniquement l’énergie dérivée de la transpiration.
« Il s’agit d’une extension élégante de notre technologie initiale basée sur la transpiration du bout des doigts vers une surveillance continue et sans effort de la nutrition et de la santé personnelles », a ajouté M. Wang, l’un des coauteurs principaux de l’étude. « En déplaçant les capteurs de la peau vers la surface d’objets du quotidien tels que des gobelets ou des bouteilles, nous élargissons les possibilités offertes par la technologie portable. »
L’équipe prévoit d’étendre cette technologie à la mesure d’autres nutriments et substances biochimiques. Les versions futures pourraient envoyer les mesures directement vers des smartphones ou des montres connectées afin de fournir un suivi plus fluide et en temps réel des données de santé personnelles tout au long de la journée.
Étude complète : « A smart cup for wireless, biofuel-powered, sweat-based vitamin C sensing (Une tasse intelligente pour la détection sans fil, alimentée par biocarburant, de la vitamine C à partir de la transpiration). » Les coauteurs de l’étude sont Muhammad Inam Khan*, Ryan Burns*, Akshit Agarwal, Lu Yin, Jongmin Moon, Bumsik Choi, Shichao Ding et Tamoghna Saha, tous de l’université de Californie à San Diego. DOI : 10.1016/j.bios.2025.118100
*Ces auteurs ont contribué à parts égales.
Cette recherche est soutenue par l’Université de Californie à San Diego. Center for Wearable Sensors (CWS).
