Des capteurs portables «verts» capables de détecter les premiers signes d’hypothermie
L’hypothermie peut être détectée en surveillant les changements de température de la peau, le ralentissement du rythme cardiaque et les mouvements du corps qui peuvent se révéler moins coordonnés lorsque la température du corps chute à des niveaux dangereux. Ces capteurs destinés à la surveillance à distance et aux alertes précoces doivent toutefois être légers, flexibles et pouvoir être portés à même la peau. Le projet WEARSENSNANO a développé un système innovant de capteur de pression portable basé sur des matériaux naturels et biodégradables. Contrairement à la plupart des capteurs qui sont rigides, ceux-ci sont poreux, peuvent être comprimés pour s’adapter aux mouvements du corps et sont très légers. «Ces capteurs pourraient tenir sans problème sur un pétale de fleur», explique Fevzihan Basarir, chercheur principal au département de chimie et de science des matériaux de l’université d’Aalto, en Finlande. Celui-ci a développé les capteurs portables à partir de zéro avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie.
Un capteur biodégradable
Les capteurs sont fabriqués à partir de matériaux biodégradables, précise-t-il, soulignant l’énorme problème des déchets électroniques dans le monde et la nécessité de disposer de technologies plus écologiques. Le projet proposait à l’origine un capteur de pression basé sur des nanofils d’argent, mais la synthèse s’est soldée par un faible rendement. «Cela signifie que l’on gaspille beaucoup d’argent et celui-ci n’est pas biodégradable; j’ai donc opté pour une pâte de carbone à base de biomasse», explique Fevzihan Basarir. Les électrodes de carbone du capteur «vert» sont constituées de particules de cryogel de carbone mélangées à de la cire naturelle et à une huile végétale, ce qui produit une pâte de carbone à faible résistivité. Des xérogels de pectine obtenus par congélation et échange de solvant ont servi à la création d’un matériau diélectrique poreux. «Le temps de réponse de notre capteur est de 118 millisecondes, ce qui permet d’obtenir un résultat répétable et cohérent même après 10 000 cycles», ajoute-t-il. Le capteur a été utilisé avec succès pour la détection de mouvements humains tels que la marche, la course, les mouvements du poignet et de l’articulation de l’index, et la flexion du genou, et même le sourire et le clignement des yeux.
Un capteur fait maison
Les chercheurs ont, en outre, fabriqué des capteurs de pression capacitifs économiques à l’aide de composants commerciaux facilement disponibles. Pour présenter leur application, ils ont conçu une grille de capteurs sur un tissu en coton intégrée à un processeur Arduino – un microcontrôleur intégré à un logiciel libre qui convertit les signaux des capteurs en données – pour produire un «clavier» portable. Les matériaux et les composants sont tous disponibles sur le marché. Fevzihan Basarir l’a décrit comme un «capteur fait maison, que tout le monde peut fabriquer». «L’avantage est qu’il ne coûte que 0,073 EUR, y compris le coût de tous les matériaux, il est donc vraiment très bon marché», explique-t-il.
Utilisation auprès des personnes âgées
Le système a été testé sur des personnes en bonne santé et a donné de bons résultats. Le contrôle de l’hypothermie nécessite des mesures provenant à la fois de capteurs de pression et de capteurs de température, mais tester le système sur des personnes souffrant d’hypothermie n’est pas chose aisée, explique Fevzihan Basarir. «S’ils souffrent d’hypothermie, ils devraient normalement être envoyés directement à l’hôpital, il est donc difficile de trouver des personnes souffrant d’hypothermie. Le système n’a, jusqu’à présent, été utilisé que pour surveiller des personnes en bonne santé.» Et d’ajouter: «la phase suivante consistera à utiliser les capteurs sur des personnes âgées, à leur domicile». Il souligne que les personnes âgées constituent un groupe cible important, dans la mesure où un cinquième de la population européenne a plus de 65 ans et que ce chiffre atteindra 30 % de la population d’ici 25 ans. Ces travaux s’inscrivent également dans le cadre de recherches sur d’autres technologies portables telles que le projet ModelCom, financé par le Conseil européen de la recherche, qui vise à adapter des matériaux souples intelligents à des textiles réagissant à l’environnement, et d’autres technologies portables intelligentes telles que le projet Smart2Go.
Mots‑clés
WEARSENSNANO, hypothermie, capteurs, nanofils, biodégradable, capteurs de pression, capteurs portables, personnes âgées
