12/08/2011 - Peau électronique pour mesurer les constantes vitales

Menéame

La frontière entre l’électronique et la biologie commence à devenir floue, selon une équipe d’ingénieurs et de scientifiques qui a développé une peau artificielle électronique avec un énorme potentiel en applications médicales. Chargement de différents types de capteurs, le patch de peau artificielle, qui est collé à la naturelle comme un tatouage temporaire, a déjà été testé avec succès pour mesurer l’activité électrique du cœur, du cerveau et des muscles. Son application pour remplacer les électrodes et câbles mal à l’aise utilisés pour le diagnostic et le suivi cardiaque semble évidente, mais les portes qui ouvrent cette nouvelle peau artificielle électronique sont énormes: les chercheurs indiquent, par exemple, qu’ils pourront construire des capteurs pour mesurer l’activité cérébrale dans des conditions normales, sans recourir aux appareils d’équipement actuellement utilisés, ce qui permettra d’étudier réellement comment le cerveau fonctionne lorsque la personne fait sa vie normale. Des peaux sensibles pourraient également être faites pour les prothèses à membres amputés ou les transmetteurs qui, collés à la gorge, faciliteraient la communication de personnes ayant des lésions qui limitent leur capacité à parler. John A. Rogers, Dae-Hyeong Kim et les autres auteurs de cette avancée expliquent comment ils l’ont fait et les résultats de leurs premiers essais dans la revue Science.

"Notre objectif était de développer une technologie électronique qui s’intègre dans la peau de manière mécanique et physiologiquement invisible pour l’utilisateur," commente Rogers dans un communiqué de la National Science Foundation qui a financé l’enquête, en collaboration avec l’armée de l’air américaine et le Département de l’énergie. Sa solution intègre deux mondes opposés: la rigidité et la dureté habituelles des objets électroniques et l’élasticité et la légèreté des biologiques.

Cette peau électronique est confortable, facile à utiliser et efficace, grâce à ses propriétés mécaniques qui s’adaptent bien à la peau naturelle, ce qui la rend confortable pour la personne qui la porte collée, par rapport aux appareils d’électrodes en gel habituels. Il a l’épaisseur d’un cheveu humain et est essentiellement fait d’un polymère avec une flexibilité similaire à celle de la silicone des gaines des petits appareils électroniques. La structure en couches permet d’intégrer des composants électroniques, bobines, semi-conducteurs et isolants, antennes sans fil et même mini-paneaux solaires. Les filaments ont une configuration de serpentine de sorte qu’ils s’étirent et s’arrosent (comme la peau naturelle) sans être endommagés. Les patchs de cette peau s’attachent au corps sans colle, tout simplement par l’attraction naturelle de molécules de la même substance, et ressemblent à des tatouages temporaires (même peut être caché sous un). Et ils peuvent être mis n’importe où dans le corps sans provoquer des irritations de la peau.

Ce n’est pas la première peau artificielle à se développer, rappelle Zhenqiang Ma, expert de l’Université du Wisconsin. Des matériaux de ce genre ont été fabriqués surtout pour des robots qui, avec une sensibilité dans les mains, sont capables d’attraper des objets avec force accompagnée à leurs caractéristiques, c’est-à-dire le fameux défi pour les machines à attraper un oeuf. Ces solutions technologiques peuvent également être appliquées pour donner une sensibilité aux prothèses des mains et des pieds. Mais la peau de Rogers (Université de l’Illinois à Urbana-Champaign) et de ses collègues "est une avancée conceptuelle importante dans l’électronique qu’une personne peut mettre et porter pratiquement sans le remarquer," disent les chercheurs.

Ils ont testé leur peau électronique sur des volontaires et ont vérifié qu’elle fonctionne 24 heures ou plus sur le bras, sur le cou, sur le front, sur les joues et sur le menton. Dans leurs expériences, ils ont enregistré l’activité électrique générée par les muscles des jambes et ont ensuite constaté que les signaux captés par la nouvelle peau coïncidaient avec ceux pris simultanément par des équipements conventionnels d’électrodes. Dans l’un des essais, un dispositif transdermique en cuir électronique a été placé dans la gorge d’une personne et le capteur a pu distinguer les mouvements musculaires lorsqu'il parlait, ce qui permet d’utiliser cette technologie pour aider, par exemple, les patients atteints de lésions du larynx.

Les chercheurs expliquent les plans qu’ils ont pour développer leur technologie, qui n’a guère fait ses premiers pas. Ils s’attacheront actuellement à améliorer les services de communications sans fil et l’alimentation électrique. Sur le volet clinique, ils vont explorer de nouvelles applications telles que les soins aux nouveau-nés. Mais ils regardent déjà plus loin et pensent, par exemple, qu’ils peuvent incorporer des microfluides dans la peau électronique pour des traitements de brûlures et pour renforcer la cicatrisation des plaies.

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