Un autocollant activé par la transpiration transforme votre gobelet en capteur de santé

Une équipe d'ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego a mis au point un autocollant électronique capable de mesurer le taux de vitamine C d'une personne grâce à la transpiration de ses doigts. Plus besoin de prise de sang, de visite en laboratoire ni de piles. Cet autocollant flexible, qui se colle à l'extérieur d'un gobelet, recueille des traces de transpiration lorsque l'on tient le gobelet. En quelques minutes, le système capte suffisamment d'énergie pour analyser la transpiration et y déterminer la teneur en vitamine C, puis transmet les résultats sans fil à un ordinateur portable situé à proximité.

Le dispositif a été décrit dans la revue Biosensors and Bioelectronics .

« En transformant des objets du quotidien comme des tasses 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 leurs habitudes », explique Patrick Mercier, co-auteur principal de l'étude et professeur au département de génie électrique et informatique de l'école d'ingénierie Jacobs de l'UC San Diego. « Nous nous dirigeons vers un avenir où les objets seront invisibles, des dispositifs discrets, voire imperceptibles, si bien que vous ne vous rendrez même pas compte que vous les utilisez. Vous vaquez simplement à vos occupations et votre tasse vous donne accès à une mine d'informations. »

La malnutrition et les carences en micronutriments continuent d'affecter des millions de personnes dans le monde. Si la vitamine C joue un rôle essentiel dans le système immunitaire, la réparation tissulaire et l'absorption du fer, son dosage nécessite actuellement une prise de sang, un équipement de laboratoire spécialisé et coûte environ 50 dollars par test aux États-Unis. Ces obstacles rendent un suivi régulier difficilement réalisable pour beaucoup.

Ce nouvel autocollant offre une solution simple, pratique et économique. Conçu sur une feuille de polymère adhésive et flexible, il intègre des composants électroniques sérigraphiés. Un coussinet en hydrogel poreux, fixé sur l'autocollant, recueille la transpiration des doigts. Une pile à biocombustible intégrée convertit les substances chimiques contenues dans la transpiration en électricité, qui alimente un circuit imprimé personnalisé et le capteur de vitamine C. Ce circuit imprimé reçoit les signaux du capteur et transmet les données sans fil via Bluetooth basse consommation.

L'autocollant se compose d'une pile à biocombustible (arches noires) sous un coussinet en hydrogel poreux qui recueille la transpiration du bout des doigts, d'un circuit imprimé et d'un capteur de vitamine C (petits cercles noirs reliés au circuit imprimé).

Muhammad Inam Khan, doctorant en nano-ingénierie à l'école d'ingénierie Jacobs de l'UC San Diego et co-premier auteur de l'étude, illustre le positionnement des doigts sur l'autocollant tout en tenant une boisson au boba. Trois doigts reposent sur la pile à biocombustible arquée (à gauche), tandis que le bout du majeur repose sur le capteur de vitamine C (à droite).

« La plupart des gens n'ont qu'un aperçu de leur santé une fois par an chez le médecin. Or, notre corps évolue bien plus fréquemment », a déclaré Patrick Mercier. « Nous voulons que l'accès aux données de santé soit aussi courant et facile que de tenir sa tasse de café ou sa bouteille de jus d'orange le matin. »

Une autre particularité de cet autocollant est qu'il génère de l'énergie sans effort physique de la part de l'utilisateur. Malgré leur petite taille, les doigts comptent parmi les zones du corps qui transpirent le plus : chacun d'eux abrite plus d'un millier de glandes sudoripares et peut produire de 100 à 1 000 fois plus de sueur que la plupart des autres parties 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 aucune batterie, son coût de fabrication est faible, potentiellement de quelques centimes seulement par unité. Son prix abordable pourrait également rendre les futures versions du système jetables et largement accessibles, notamment dans les régions aux ressources limitées.

Ces travaux sont le fruit d'une collaboration entre les laboratoires de Patrick Mercier et de Joseph Wang, professeur au département de génie chimique et nanotechnologique Aiiso Yufeng Li de l'école d'ingénierie Jacobs de l'UC San Diego. Ils s'appuient sur les technologies portables développées par le laboratoire de Wang – notamment des capteurs biochimiques de type tatouage et des dispositifs portables alimentés par le bout des doigts – ainsi que sur des systèmes sans fil à très faible consommation et sans batterie mis au point par le laboratoire de Patrick Mercier.

Lors des tests, le dispositif, fixé sur un gobelet jetable, a permis de suivre avec précision les variations du taux de vitamine C après la prise d'un complément alimentaire ou la consommation de jus d'orange. Il a fonctionné de manière autonome pendant plus de deux heures grâce à l'énergie issue de la transpiration.

« Il s’agit d’une évolution élégante de notre technologie initiale basée sur la transpiration des doigts, permettant un suivi continu et sans effort de la nutrition et de la santé personnelles », précise Joseph Wang, l’un des co-auteurs principaux de l’étude. « En déplaçant les capteurs de la peau vers la surface d’objets du quotidien comme des tasses ou des bouteilles, nous élargissons le champ des possibles en matière de technologie portable. »

L'équipe prévoit d'étendre cette technologie à la mesure d'autres nutriments et substances biochimiques. Les versions futures pourraient transmettre les données directement aux smartphones ou aux montres connectées, permettant ainsi un suivi plus fluide et en temps réel des données de santé personnelles tout au long de la journée.

https://today.ucsd.edu/story/sweat-powered-sticker-turns-your-drinking-cup-into-a-health-sensor

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566325009777