« Sans pompe ni piles » : un tissu semi-conducteur portable surveille la santé grâce à la transpiration
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Une équipe de recherche dirigée par le professeur Kim Bong-hoon du département de robotique et de mécatronique de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk a mis au point un capteur de sueur portable à base de fibres semi-conductrices capable de collecter la sueur automatiquement et d'analyser simultanément divers biosignaux sans source d'alimentation externe. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Small Structures .
La transpiration est un indicateur précieux pour le suivi de la santé en temps réel, car elle contient diverses informations biologiques, comme des électrolytes et des métabolites. Cependant, les capteurs de transpiration portables classiques utilisent des microcanaux (tubes minuscules) ou provoquent la transpiration de force par des stimuli externes, ce qui entraîne un contact cutané instable et rend difficile la collecte fiable des quantités de transpiration requises.
Pour pallier ces limitations, l'équipe de recherche du professeur Kim a mis au point une fibre composite spéciale en combinant le disulfure de molybdène (MoS₂ ) , un nanomatériau bidimensionnel, avec un polymère (acide polylactique). Cette fibre possède une structure poreuse, riche en pores microscopiques, ce qui lui permet d'absorber naturellement la transpiration par capillarité – à l'instar des racines des plantes qui puisent l'eau – sans nécessiter de pompe ni de source d'énergie externe.
Elle achemine ensuite la transpiration jusqu'au capteur. De plus, les propriétés isolantes de la fibre empêchent les déperditions de chaleur entre la peau et le capteur, garantissant ainsi que même de faibles quantités de transpiration restent humides et puissent être analysées.
Le capteur nouvellement mis au point possède une fonction de détection multimodale , lui permettant de détecter simultanément les composants de la sueur et les mouvements corporels à l'aide d'un seul fil (fibre unique). Ce capteur peut facilement distinguer divers indicateurs de santé sans calculs complexes en exploitant les réponses électriques contrastées déclenchées par le contact entre les électrolytes (conductivité accrue) et les métabolites (conductivité diminuée).
De plus, des expériences ont prouvé que le capteur détecte les mouvements du corps en intégrant la propriété selon laquelle les caractéristiques électriques changent en fonction de la pression et fonctionne de manière fiable même avec des quantités extrêmement faibles de sueur, aussi peu que quelques microlitres (μL : un millionième de litre).
« Le cœur de cette recherche réside dans le fait que le tissu est conçu pour collecter et analyser simultanément la transpiration », a déclaré le professeur Kim. « Nous prévoyons que les applications de cette technologie s’étendront non seulement aux soins de santé personnalisés et au suivi sportif, mais aussi aux plateformes permettant de suivre en temps réel l’état physiologique des patients et de diagnostiquer précocement les maladies. »