En utilisant de l’encre électronique et des pochoirs, les chercheurs ont créé un moniteur cardiaque bon marché et d’autres dispositifs de détection de la santé
Une poignée de pochoirs et trois stylos ressemblent à des matériaux pour un projet artistique d’enfant. Mais les chercheurs ont maintenant utilisé ces outils pour dessiner des moniteurs cardiaques fonctionnels directement sur la peau humaine.
La technologie des capteurs portables, qui aide les médecins à vérifier divers indicateurs de santé, a évolué ces dernières années, passant d’appareils encombrants à des patchs souples qui collent aux personnes comme des tatouages temporaires. Ces capteurs préfabriqués peuvent toutefois être coûteux. Ils ont également tendance à suivre imparfaitement les contours de la peau, ce qui les rend sensibles aux mouvements du porteur. Les chercheurs affirment qu’un nouveau système électronique dessiné sur la peau, décrit dans Nature Communications en juillet, offre une solution à ces deux problèmes.
Une équipe dirigée par l’ingénieur biomédical Faheem Ershad de l’université de Houston a d’abord mis au point une encre conductrice utilisant des paillettes d’argent dans une solution polymère compatible avec la peau humaine. Les chercheurs ont chargé l’encre dans des stylos à bille modifiés, puis ont placé un pochoir fait de ruban adhésif sur un volontaire et y ont tracé les circuits nécessaires.
« C’est comme si un enfant de maternelle apprenait à dessiner des formes », explique Faheem Ershad. « C’est vraiment aussi simple que ça. » En cinq minutes, l’encre a séché pour créer un capteur fonctionnel. Un fil électrique standard a été scotché pour fournir du courant et transmettre des données à un ordinateur.
En utilisant cette encre seule, les chercheurs ont mesuré l’hydratation de la peau et l’activité électrique des muscles cardiaques et squelettiques. Comme elle s’adaptait parfaitement à la peau, les utilisateurs pouvaient se déplacer sans secouer le capteur et donc réduire la qualité des données. L’encre résistait à la sueur et au frottement, mais s’enlevait facilement avec un essuie-tout humide et du savon.
« Elle est robuste et s’applique très facilement sur n’importe quelle partie du corps », explique Dmitry Kireev, chercheur en bioélectronique portable à l’université du Texas à Austin, qui n’a pas participé à l’étude. « C’est une solution très élégante. »
Pour les dispositifs plus complexes, l’équipe d’Ershad a utilisé deux encres supplémentaires : l’une a servi de semi-conducteur, et l’autre de diélectrique (un type d’isolant). En dessinant différentes couches avec chaque encre, les chercheurs ont fabriqué des capteurs de température et de contrainte sur une feuille de silicone semblable à une peau.
« Les auteurs ont déjà fait la démonstration de nombreuses applications très intéressantes », explique Zheng Yan, ingénieur biomédical de l’université du Missouri, qui n’était pas impliqué dans ces nouvelles recherches.
Zheng Yan et ses collègues ont développé une technologie similaire en utilisant des crayons et du papier, mais leur méthode se limite à des conducteurs passifs qui ne peuvent pas introduire d’énergie dans un circuit. En dessinant des éléments électroniques actifs tels que des transistors, qui peuvent fonctionner comme des interrupteurs ou des amplificateurs, Ershad espère créer des capteurs sophistiqués pour détecter des indicateurs de santé allant des composés présents dans la sueur à l’activité électrique du cerveau.
Les chercheurs prévoient de rendre leurs capteurs véritablement sans fil en incorporant des circuits plus avancés à base d’encre. Après cette réalisation, disent-ils, les gens pourraient utiliser des kits abordables de pochoirs et de stylos pour surveiller leur propre santé à la maison.
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17619-1
https://www.uh.edu/news-events/stories/july-2020/07302020yu-liquid-electronics.php
