Votre doigt, nouvelle source d’énergie pour un bracelet de surveillance médicale

Les progrès technologiques dans le domaine de la santé connectée ne cessent de repousser les limites de l’innovation. Une équipe d’ingénieurs aux États-Unis a conçu un dispositif portable capable de surveiller en continu les niveaux de substances chimiques vitales dans l’organisme, tout en s’alimentant de la sueur du porteur.

L’équipe de recherche dirigée par le professeur Joseph Wang, du département de génie chimique et nano-ingénierie Aiiso Yufeng Li Family de l’Université de Californie à San Diego (UCSD), a mis au point un bracelet électronique pour doigt d’un nouveau genre. Cette innovation, publiée dans la revue Nature Electronics, tire son énergie d’une source inattendue : la sueur du bout des doigts.

Les extrémités des doigts, malgré leur petite taille, sont parmi les zones les plus productives en matière de transpiration. Chaque doigt contient plus de mille glandes sudoripares, capables de produire 100 à 1000 fois plus de sueur que la plupart des autres parties du corps, même au repos. Cette transpiration naturelle et constante, sans stimuli ni activité physique, fournit une source d’énergie fiable au dispositif, y compris pendant les périodes d’inactivité ou de sommeil.

Une conception innovante pour une surveillance continue

Le bracelet se compose de plusieurs éléments électroniques imprimés sur un matériau polymère fin, flexible et extensible. Sa conception lui permet de s’adapter parfaitement au doigt tout en résistant aux mouvements répétés. Le professeur Wang a déclaré : «Le dispositif repose sur une remarquable intégration de composants de collecte et de stockage d’énergie, avec de multiples biocapteurs dans un microcanal fluidique, ainsi que le contrôleur électronique correspondant, le tout au bout du doigt.»

Au cœur du fonctionnement du bracelet se trouvent des batteries à biocarburant positionnées au point de contact avec le bout du doigt. Ces piles ont été spécialement conçues pour collecter et convertir efficacement les substances chimiques présentes dans la sueur en électricité. L’énergie produite est stockée dans deux batteries extensibles au chlorure d’argent-zinc, qui alimentent un ensemble de quatre capteurs. Chaque capteur est chargé de surveiller un biomarqueur spécifique : glucose, vitamine C, lactate et lévodopa (un médicament utilisé dans le traitement de la maladie de Parkinson).

Une surveillance automatique et personnalisée

Shichao Ding, co-premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral dans le groupe de recherche de Wang à l’UC San Diego Jacobs School of Engineering, a souligné : «Il s’agit d’une surveillance automatique de la santé au bout des doigts. Le porteur peut être au repos ou endormi, et le dispositif peut toujours récolter de l’énergie et suivre les niveaux de biomarqueurs.»

Des tests ont été menés sur un sujet portant le dispositif tout au long de la journée. Les niveaux de glucose ont été suivis pendant les repas, les niveaux de lactate pendant le travail de bureau et l’exercice, les niveaux de vitamine C après la consommation de jus d’orange, et les niveaux de lévodopa après l’ingestion de fèves, une source naturelle de ce composé.

Les chercheurs Ding et Tamoghna Saha affirment que le dispositif peut être personnalisé pour répondre aux besoins de santé individuels en détectant différents ensembles de biomarqueurs. L’équipe travaille actuellement sur le développement d’un système en boucle fermée qui non seulement surveille les biomarqueurs, mais administre également des traitements en fonction des données collectées. Par exemple, dans le cas du diabète, un tel dispositif pourrait surveiller en continu les niveaux de glucose et administrer automatiquement de l’insuline selon les besoins, puis évaluer l’efficacité du traitement en continuant à surveiller les niveaux de biomarqueurs.

«L’alimentation autonome, la détection et le traitement, le tout dans un seul dispositif – c’est l’objectif ultime.» a conclu Shichao Ding.

Légende illustration : Ce bracelet est alimenté par la sueur du bout du doigt du porteur et surveille également les niveaux de glucose, de lactate, de vitamine C et de lévodopa dans cette même sueur. Crédit :Shichao Ding

Article : ‘A fingertip wearable microgrid system for autonomous energy management and metabolic monitoring’ / ( 10.1038/s41928-024-01236-7 ) – University of California – San Diego – Publication dans la revue Nature Electronics