Nouvelles électrodes high-tech
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont développé de nouvelles électrodes pour la surveillance de la santé, qui adhèrent parfaitement à la peau et peuvent enregistrer des signaux de haute qualité. Deux jeunes fondateurs de spin-off veulent commercialiser ce produit cette année encore.
Si vous avez déjà passé un électrocardiogramme, par exemple pour vérifier votre état de santé, il est important de le faire. Fitness cardiaque connaît les électrodes que le médecin fixe sur la poitrine. Les modèles d'électrodes traditionnels présentent toutefois des inconvénients majeurs : Les électrodes métalliques dures sont inconfortables à porter et ne peuvent donc pas être utilisées pour des mesures de longue durée. Avec les électrodes en gel, telles qu'elles sont le plus souvent utilisées dans la pratique clinique quotidienne, les patients souffrent plus souvent d'irritations de la peau, voire de brûlures. réactions allergiques.
Des chercheurs de l'EPFZ dirigés par Janos Vörös, professeur de bioélectronique, et Christopher Hierold, professeur de micro et nanosystèmes, sont parvenus à remédier à cette situation. Ils ont développé une électrode dont l'élasticité est similaire à celle de la peau et que le porteur ne sent donc presque pas. Grâce à la structure spéciale de la surface, les signaux du cœur et du cerveau peuvent être enregistrés avec une grande qualité. Les chercheurs ont récemment publié leur travail dans la revue spécialisée Matériaux de soins de santé avancés publiée.
Inspirés par la nature
Les chercheurs ont utilisé un matériau souple pour la nouvelle électrode, un mélange de caoutchouc de silicone et de particules d'argent conductrices bien toléré par la peau, qui remonte à un travail de recherche antérieur du groupe de Janos Vörös. Pour la structuration de la surface, les scientifiques se sont inspirés de la nature : Ils ont utilisé le mécanisme qui permet aux sauterelles de marcher même sur des surfaces verticales. La plante des pieds de ces insectes est recouverte d'innombrables petites plaques qui, vues au microscope, ressemblent à des têtes de champignons et sont disposées en mosaïque. Lorsqu'elles entrent en contact avec une autre surface, il se produit un effet de collage, connu dans le jargon sous le nom d'interaction de Van der Waals.
Les chercheurs ont transféré cette microstructure sur leur matériau et ont ainsi créé une surface d'électrode qui adhère à la peau. La géométrie spéciale au niveau micro maximise en outre la surface de contact entre la peau et l'électrode, ce qui permet d'enregistrer des signaux de très haute qualité.
De la salle blanche à la piscine
Les chercheurs ont fabriqué les prototypes en salle blanche selon un procédé de fabrication spécialement développé à cet effet. Ils ont enduit un support de deux vernis différents et l'ont recouvert d'un masque perforé avec précision. Ils ont ensuite exposé le tout à la lumière, ce qui a permis de détacher le vernis supérieur sensible à la lumière exactement sous les zones perforées. Ils ont ensuite plongé le tout dans une solution chimique. Celle-ci s'est d'abord attaquée aux parties solubles du vernis supérieur, puis a continué son chemin vers le deuxième vernis. Là, les chercheurs ont stoppé la dégradation au moment exact où ils le souhaitaient, de manière à obtenir le moule souhaité avec des têtes de champignons inversées. Le moulage a ensuite permis d'obtenir une surface d'électrode spécialement structurée et adhérente.
Afin de vérifier si les électrodes fonctionnent même en cas d'effort intense, les chercheurs les ont testées sur une nageuse. En raison de la résistance de l'eau et des mouvements puissants, la natation est considérée comme une discipline particulièrement difficile pour la surveillance des performances au moyen d'électrodes. Les résultats ont été convaincants : la qualité des signaux enregistrés par les nouvelles électrodes était nettement meilleure que celle des électrodes en gel que la nageuse portait également. Entre-temps, le sauvetage en mer de Zurich s'est déjà montré intéressé par les nouvelles électrodes et les utilise dans le cadre d'une étude en cours.
