Les patients hospitalisés, les personnes âgées et les personnes souffrant de problèmes cardiaques pourraient bientôt porter un tatouage temporaire au lieu d'un moniteur de fréquence cardiaque ou d'un oxymètre de pouls. Le professeur Nanshu Lu et une équipe de l'Université du Texas de la Cockrell School of Engineering à Austin ont mis au point un moyen d'imprimer rapidement des biocapteurs bon marché et portables.
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Lorsque les chercheurs ont envisagé de créer des dispositifs portables ressemblant à des tatouages, ils savaient qu'il y avait beaucoup de capteurs intelligents et minuscules sur le marché. Le problème ne venait pas de la technologie, explique Lu, mais du processus de fabrication, qui était long, fastidieux et coûteux. Cela a rendu presque impossible le développement de capteurs jetables pour surveiller temporairement les résultats pour la santé.
«En bout de ligne, si vous songez aux appareils électroniques ressemblant à des tatouages, personne ne veut les réutiliser - pas même sur vous-même -, la nature jetable est donc la clé», déclare Lu.
Auparavant, des capteurs similaires étaient fabriqués en réalisant le composant mécanique, un circuit en métal, puis en l'intégrant avec un adhésif extensible. Le processus était coûteux et prend du temps.
Les chercheurs ont étudié d'autres moyens de rendre l'électronique fragile fragile et collante. En utilisant les principes de l'impression 3D, ils ont trouvé le moyen d'utiliser un cutter mécanique pour découper des motifs sur une feuille de métal au lieu de former l'électronique dans un moule.
«Nous avons commencé à rechercher des feuilles de métal déposées sur des feuilles de polymère, comme une feuille d’aluminium laminée sur du ruban adhésif double face», explique Lu. Ils ont trouvé le métal flexible, bon marché et étonnamment facilement - dans l’allée de rénovation d’une quincaillerie. Des éléments tels que les polymères dorés sont utilisés comme réflecteur de chaleur dans la construction.
«Nous avons inventé un procédé permettant de découper des motifs sur ces feuilles, puis d’enlever les parties inutiles», explique-t-elle. "La partie restante est imprimée par transfert sur du ruban adhésif médical ou de l'adhésif de tatouage."
L'impression prend environ 20 minutes et, contrairement aux méthodes précédentes de construction de composants électroniques flexibles, celle-ci génère un minimum de déchets et ne nécessite pas de laboratoire spécial. Lu dit qu'elle veut réduire les coûts à environ 1 $ par patch.
L’objectif de l’équipe est d’intégrer de multiples capteurs et antennes dans un patch de la taille d’une carte de crédit, ce qui permettrait de surveiller les signes vitaux pendant environ une semaine et de les communiquer sans fil aux ordinateurs, tablettes et smartphones des médecins et des patients. Selon l'endroit où le patch est placé sur le corps, il pourrait fonctionner comme un électrocardiogramme (ECG), qui mesure l'activité cardiaque, ou un électroencéphalogramme (EEG), qui examine le fonctionnement du cerveau. Les patchs pourraient mesurer l’hydratation de la peau, le taux de respiration et l’activité des yeux, et éventuellement suivre la pression artérielle et la saturation en oxygène de divers patients, des femmes enceintes aux athlètes.
L'un des plus grands défis de la fabrication en masse de vêtements portables est de les rendre sans fil, via Bluetooth ou une puce de communication en champ proche (NFC). Les fabricants de puces ne se sont pas encore engagés à fabriquer des puces suffisamment petites. Lu et son équipe travaillent donc au développement d'une puce de deux millimètres carrés. Cela dit, si les utilisateurs sont à l'aise avec la présence d'un appareil sans fil de la taille d'une pièce de monnaie dans le patch, l'appareil pourrait bientôt être prêt.
«La partie la plus intéressante est qu’il s’agit vraiment d’une technologie de plate-forme», explique Lu. «Vous pouvez continuer à repousser les frontières des skins, des capteurs ou de l’antenne. Vous pouvez ajouter à cette plate-forme. "
