Ce «Système électronique épidermique» (Epidermal Electronics System ou EES) sans fil a permis à cette équipe d’ingénieurs et de scientifiques de développer une nouvelle catégorie d’instruments micro-électroniques: des capteurs, des diodes lumineuses et des transmetteurs miniaturisés ainsi qu’un réseau de filaments pour les relier entre eux.
Ces travaux ont été publiés il y a quelques semaines dans la revue américaine Science.
«Notre but était de mettre au point une technologie électronique pouvant s’intégrer à la peau humaine d’une manière qui est mécaniquement et physiologiquement invisible à l’utilisateur», explique John Rogers, professeur au département de science des matériaux et d’ingénierie à l’Université de l’Illinois (Nord).
«Nous avons trouvé une solution comprenant des appareils que nous avons conçus de manière à ce qu’ils aient des propriétés physiques compatibles avec l’épiderme, poursuit-il. Il s’agit d’une technologie qui rend floue la distinction entre l’électronique et la biologie.»
Alors que les technologies existantes permettant de mesurer le rythme cardiaque, les ondes cérébrales et l’activité musculaire sont lourdes et encombrantes, les instruments conçus pour l’EES offrent la possibilité d’appliquer des capteurs sur la peau sans que la personne ne s’en rende compte.
Ces capteurs ne pèsent effectivement quasiment rien, n’ont pas de branchement extérieur et requièrent très peu d’électricité pour fonctionner. Ils peuvent tirer leur énergie de radiations électromagnétiques et de capteurs solaires miniatures.
Mesurant moins de 50 microns d’épaisseur (un micron équivaut à un millième de millimètre), ce patch est intégré sur un film de polyester comme ceux utilisés pour les tatouages adhésifs. Ce timbre est tellement fin que les interactions avec la peau au niveau moléculaire lui permettent d’adhérer sans colle et de rester en place pendant 24 heures dans des conditions idéales.
Il devrait permettre de mesurer l’activité biologique du corps à des endroits où les capteurs électroniques actuels ne peuvent être utilisés, comme la gorge. En outre, ce patch pourrait activer des sons chez des personnes atteintes de certaines maladies du larynx, ajoute John Rogers, soulignant que cette avancée ouvre la voie à nombre d’autres recherches.
«Sur le plan technologique, nous nous concentrons sur les communications sans fil et des solutions pour améliorer les sources d’électricité telles des batteries, le stockage électrique et la récupération de l’énergie mécanique», précise le scientifique.
Ces chercheurs explorent également des applications cliniques, surtout pour les maladies où les capteurs électroniques sont essentiels comme l’apnée du sommeil et les soins néonataux. Plus loin dans le futur, ils espèrent incorporer des instruments diffusant des fluides, ce qui ouvrirait une nouvelle ère pour les bandages électroniques et le traitement des brûlures.
L’ESS résulte d’une collaboration de six ans entre John Rogers et Dae-Hyeong Kim, également de l’Université d’Illinois, mais également de l’Institute of High Performance Computing de Singapour et la Dalian University of Technology en Chine.