E-skin alimentée par biocarburant : interface homme-machine pilotée par la sueur

Des chercheurs ont développé une peau électronique (e-skin) qui est appliquée directement sur la peau réelle. Fabriquée à partir de caoutchouc souple et flexible, elle peut être intégrée avec des capteurs qui surveillent des informations comme la fréquence cardiaque, la température corporelle, les niveaux de sucre dans le sang et les sous-produits métaboliques qui sont des indicateurs de santé ainsi que les signaux nerveux qui contrôlent les muscles. Elle le fait sans avoir besoin de batterie, car elle fonctionne uniquement sur des piles à biocarburant alimentées par l'un des propres déchets du corps.

La sueur humaine contient des niveaux très élevés de lactate chimique, un composé généré comme sous-produit des processus métaboliques normaux, en particulier par les muscles pendant l'exercice. Les piles à combustible intégrées dans l'e-skin absorbent ce lactate et le combinent avec l'oxygène de l'atmosphère, générant de l'eau et du pyruvate, un autre sous-produit du métabolisme. En fonctionnant, les piles à biocarburant génèrent suffisamment d'électricité pour alimenter les capteurs et un dispositif Bluetooth similaire à celui qui connecte un téléphone à une chaîne stéréo de voiture, permettant à l'e-skin de transmettre sans fil les lectures de ses capteurs.

Bien que la communication en champ proche soit une approche courante pour de nombreux systèmes e-skin sans batterie, elle ne pouvait être utilisée que pour le transfert d'énergie et la lecture de données sur une très courte distance. La communication Bluetooth consomme plus d'énergie mais est une approche plus attrayante avec une connectivité étendue pour des applications médicales et robotiques pratiques.

Concevoir une source d'énergie qui pourrait fonctionner sur la sueur n'était pas le seul défi dans la création de l'e-skin. Elle devait également durer longtemps avec une intensité de puissance élevée avec une dégradation minimale. Les piles à biocarburant sont faites de nanotubes de carbone imprégnés d'un catalyseur platine/cobalt et d'une maille composite contenant une enzyme qui décompose le lactate. Elles peuvent générer une puissance de sortie continue et stable (aussi élevée que plusieurs milliwatts par centimètre carré) sur plusieurs jours dans la sueur humaine.

Les prochaines étapes sont de développer une variété de capteurs qui peuvent être intégrés dans l'e-skin pour qu'il puisse être utilisé à de multiples fins. En plus d'être un biosenseur portable, cela peut être une interface homme-machine — les signes vitaux et les informations moléculaires collectées à l'aide de cette plateforme pourraient être utilisées pour concevoir et optimiser les prothèses de prochaine génération.