Les capteurs intégrés aux patchs portables pourraient signaler l’avenir

Une nouvelle recherche impliquant un professeur de l’Université de Northumbria a mis au point un capteur portable capable de transmettre sans fil des informations via des ondes acoustiques dans l’air et l’eau.

Avec suffisamment de flexibilité pour être inséré dans un patch portable, le professeur Richard Fu et ses partenaires de recherche, dirigés par le professeur Jin Xie de l’Université du Zhejiang en Chine, pensent que le dispositif à ondes acoustiques flexibles pourrait avoir de multiples utilisations dans les soins de santé et l’industrie de l’eau.

L’intérêt pour l’amélioration des capacités des capteurs flexibles et sans fil est à son plus haut niveau, grâce à leurs utilisations généralisées dans l’électronique portable comme les montres intelligentes et l’Internet des objets (IoT) ou les appareils domestiques intelligents, qui sont désormais monnaie courante dans le monde.

Cependant, de nombreux capteurs nécessitent une antenne supplémentaire pour réaliser des fonctions sans fil ou en temps réel, ce qui a un impact sur leur taille. Et il a été démontré que les performances de ceux qui fonctionnent avec des signaux de radiofréquence (RF) se détériorent lorsqu’ils sont utilisés dans l’eau et à l’intérieur du métal.

Pour trouver une solution, les équipes de recherche dirigées par le professeur Fu et le professeur Xie ont travaillé ensemble pour identifier des matériaux de surface suffisamment flexibles pour résister à de minuscules vibrations capables de transmettre et de recevoir des informations, afin de développer leur appareil en tant que patch portable.

Ils pensent que la conception est multifonctionnelle et pourrait être utilisée, par exemple, pour transmettre sans fil des informations sur la fréquence cardiaque d’un patient pendant un traitement hospitalier. Les capteurs se sont également avérés efficaces lors de tests dans l’eau et pourraient avoir des applications pratiques, notamment pour diagnostiquer l’emplacement d’un problème de maintenance, tel qu’un blocage, à partir d’une conduite d’eau en métal.

Un article de recherche récemment publié dans la revue, Matériaux fonctionnels avancésdécrit en détail les travaux novateurs des deux équipes de recherche.

Le professeur Fu a expliqué : « Nous pensons que c’est une véritable percée d’avoir utilisé un dispositif à ondes sonores multifonctionnel et flexible, fonctionnant sur la base de l’électricité résultant de la pression et de la chaleur (piézoélectricité), pour réaliser des fonctions intégrées de détection, de communication acoustique et de positionnement.

Le professeur Xie a ajouté : « Sur la base de cette nouvelle méthodologie, ce type de capteur pourrait servir d’émetteur et de récepteur acoustique (émetteur-récepteur) sans aucune antenne supplémentaire, réduisant ainsi les complications et la taille du système. En raison de la faible vitesse des ondes acoustiques , la télémétrie et le positionnement acoustiques peuvent être effectués directement, améliorant considérablement la précision par rapport à ceux basés sur le Bluetooth et l’identification par radiofréquence (RFID).”

La recherche a été soutenue par des étudiants de l’Université du Zhejiang lors d’une visite à l’Université de Northumbria, et a reçu un certain soutien du Royal Society International Exchange Project.

Le professeur Fu, dont le principal domaine de recherche est les matériaux intelligents, les couches minces et les microsystèmes, travaille avec des collaborateurs et des chercheurs du Zhejiang depuis plusieurs années. Leurs recherches ont également produit des articles publiés dans des revues scientifiques, notamment Nano énergie, matériaux appliqués et interfaces ACS, capteurs ACS, microsystèmes et nanoingénierie et Lettres de physique appliquée.

Le Dr Richard Binns, chef du département de mathématiques, de physique et de génie électrique à l’université de Northumbria, a déclaré : « La collaboration est un élément important de la culture de la recherche à Northumbria. Nous travaillons en étroite collaboration avec des centaines d’universités, de collèges et d’écoles partenaires à travers le monde.

“C’est merveilleux de voir le partenariat solide entre l’Université de Northumbria et l’Université du Zhejiang produire des résultats de recherche de qualité, ainsi que les avantages de la collaboration du personnel et des étudiants des deux universités.”