Les scientifiques de Manchester ont développé un nouveau type de capteur portable capable de suivre avec précision votre respiration, même les moindres changements dans les processus d'expiration et d'inspiration. Cette innovation, décrite dans une étude publiée dans Advanced Materials , ouvre la voie à une meilleure surveillance de la santé et des maladies respiratoires.
Le capteur, basé sur un matériau 2D appelé nitrure de bore hexagonal (h-BN), est nettement plus sensible et précis que les conceptions précédentes. Il peut détecter même des variations subtiles dans les schémas respiratoires, telles que celles provoquées par l'asthme ou l'apnée du sommeil.
"Notre capteur est comme un microphone très précis pour votre respiration", explique l'auteur principal, le professeur Cinzia Casiraghi, chercheuse à l'Université de Manchester. "Il peut détecter les plus petits changements dans le flux d'air, fournissant ainsi des informations physiologiques précieuses sur un individu, par exemple liées à ses problèmes cardiaques, neurologiques et pulmonaires ainsi qu'à certains types de maladies."
Comment ça marche
Le matériau actif du capteur est constitué d’une encre hexagonale au nitrure de bore, conçue par chimie supramoléculaire pour offrir une sensibilité accrue aux molécules d’eau. L'encre est déposée entre les électrodes sous la forme d'un film mince puis un champ électrique alternatif est appliqué aux électrodes.
Lorsque vous inspirez et expirez, le signal électrique du film change en fonction de l'humidité locale, montrant une « forme en V » caractéristique associée au cycle respiratoire complet. Les modifications de la forme en V peuvent donc être attribuées à des modifications du processus d'expiration-inspiration, par exemple dues à la toux, à la fièvre, à l'écoulement nasal et au nez bouché.
Le nouveau capteur présente plusieurs avantages par rapport aux technologies existantes. Il est plus sensible, ce qui signifie qu’il peut détecter de plus petits changements dans la respiration. Il est également plus rapide, avec un temps de réponse de quelques millisecondes seulement. Et il n’est pas affecté par la température ou d’autres facteurs environnementaux, ce qui le rend plus fiable pour une utilisation réelle. De plus, il peut être facilement intégré aux masques faciaux.
Applications potentielles
Les chercheurs pensent que leur capteur a le potentiel de révolutionner la façon dont nous surveillons la santé respiratoire, et qu'il pourrait être utilisé pour suivre l'efficacité des traitements respiratoires.
"Ce capteur a le potentiel de faire une réelle différence dans la vie des personnes souffrant de problèmes respiratoires", déclare le Dr Liming Chen, postdoctorant au groupe Casiraghi qui a travaillé sur ce projet. "Cela pourrait nous aider à diagnostiquer les maladies plus tôt, à suivre leur progression et à élaborer des plans de traitement personnalisés."
Les chercheurs travaillent actuellement à étendre la technologie pour atteindre une sensibilité et une sélectivité élevées envers des biomarqueurs sélectionnés présents dans l'haleine et associés à des maladies, par exemple l'ammoniac respiratoire.
Ils espèrent voir leur technologie entre les mains des patients et des prestataires de soins de santé dans un avenir proche.
Plus d'informations : Liming Chen et al, Capteurs portables pour la surveillance respiratoire basés sur des encres hexagonales en nitrure de bore à base d'eau fabriquées avec une fonctionnalisation supramoléculaire, Matériaux avancés (2024). DOI : 10.1002/adma.202312621
Informations sur le journal : Matériaux avancés
Fourni par l'Université de Manchester
