Adieu les montres connectées ? On va bientôt pouvoir “peindre” des capteurs sur notre peau

Des chercheurs ont inventé une encre colorée conductrice pour des capteurs cutanés, ou “e-tatouages”, nouvelle génération. Quels sont leurs avantages par rapport aux systèmes existants et surtout, à quoi servent-ils ?

Des capteurs cutanés, vous en portez peut-être tous les jours sous la forme d'une montre ou d'un bracelet connecté. Ce sont eux qui permettent de mesurer les différents indicateurs de santé visibles dans l'application mobile associée.

Dans le milieu médical, vous avez sûrement déjà vu, voire utilisé, des électrodes. Ces capteurs le plus souvent rigides et en partie métalliques. Les signaux enregistrés servent lors d'un électroencéphalogramme (l'activité cérébrale), d'un électrocardiogramme (l'activité cardiaque) ou d'un électromyogramme (l'activité musculaire et nerveuse).

Le problème, c'est que ce type d'électrodes se détachent assez facilement de la peau, notamment si la personne bouge. La qualité des enregistrements est également affectée par la sueur ou la présence de poils. Pour palier ce problème, on se sert parfois de capteurs à base d'hydrogel, un genre de gelée qui s'adapte plus facilement aux mouvements, mais cette matière aqueuse se déshydrate assez vite. La solution ? Un capteur peint directement sur la peau.

Cette peinture conductrice et colorée veut transformer notre façon de suivre notre santé

Des chercheurs de l'Université d'État de Pennsylvanie ont mis au point une encre conductrice que l'on peut colorer comme bon nous semble. Une fois sèche, vous obtenez une électrode de n'importe quelle forme, comme le montre le requin en illustration de cet article. Mais l’esthétique est loin d'être le seul avantage de la trouvaille. Mélange de différents polymères (des plastiques) et d'additifs acides dans une solution à base d'eau, l'encre a la consistance de la colle liquide. Elle sèche sur la peau en une dizaine de minutes. Moins si vous utilisez un sèche-cheveux.

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Un simple colorant alimentaire permet de lui donner une teinte. En peignant l'électrode directement sur la peau, on augmente la précision des mesures. Elle suit en effet naturellement la structure de la peau, tout en résistant à ses déformations lors des mouvements du corps. Une flexibilité qui ne servirait presque à rien si la liaison entre les électrodes et les capteurs principaux restait trop rigide. Mais les ingénieurs y ont pensé.

La connexion entre les deux éléments se fait à l'aide d'une espèce de tissu métallique à base d'argent. Poreux, il laisse passer l'encre humide pendant le séchage et, en règle générale, l'humidité provoquée par la sueur, ainsi que les poils. Sa composition permet aux électrodes de s'étirer  jusqu'à plus de 150 % de leur taille d'origine sans casser.

Le bout de la petite bande argentée est ensuite fixée dans un connecteur, lui-même collé à la peau à l'aide d'un ruban adhésif. Ce composant se charge de transmettre les signaux capturés à un ordinateur, en Bluetooth.

Les e-tatouages colorés montrent des performances très encourageantes

Les électrodes peintes à l'aide de l'encre WE-PPD, c'est son nom, ont été testées dans différentes conditions. Elles ont pu suivre l'activité cardiaque d'une personne pendant 12 heures alors qu'il vaquait à ses occupations habituelles. Pendant une activité sportive, elles ont montré qu'elles restaient bien accrochées à la peau, tout en restant précises. Enfin, les signaux musculaires et nerveux captés par les électrodes ont pu être transmis à une prothèse robotique, ce qui a permis de la contrôler sans la toucher.

“Bien que nous ayons testé cette application à usage quotidien sur une période de 12 heures, cela ne constitue pas la limite de ces électrodes. Les électrodes elles-mêmes peuvent être lavées et facilement réappliquées. L'idée principale derrière ce concept est qu'à l'avenir, on pourrait éventuellement disposer d'un module de détection plus coûteux, distinct du système, tandis que les électrodes seraient jetables. Un seul flacon d'encre pourrait fournir suffisamment de matière pour peindre plusieurs électrodes sur plusieurs jours, voire une semaine”, explique le professeur Larry Cheng.

En parallèle des procédures pour commercialiser cette encre pour e-tatouages d'un nouveau genre, les équipes travaillent à la rendre encore plus polyvalente. Par exemple en rendant les électrodes capables de lire des biomarqueurs comme le cortisol ou le glucose. Ils envisagent même une application dans le domaine de la botanique. Avec des “plantes intelligentes” pouvant fournir des informations sur leur exposition à des substances chimiques, ainsi que ses répercussions éventuelles sur leur santé.

Source : PennState