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D’accord! Le Dr Moonhyung Jang, à gauche, fait fonctionner un générateur TENG pour allumer un écran LED sous le regard du Dr Gang Wang dans le laboratoire des structures adaptatives. Crédit : Michael Mercier | UAH
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Le Dr Moonhyung Jang, à gauche, fait fonctionner un générateur TENG pour allumer un écran LED sous le regard du Dr Gang Wang dans le laboratoire des structures adaptatives. Crédit : Michael Mercier | UAH
Des chercheurs de l’Université de l’Alabama à Huntsville (UAH) ont conçu un biocapteur portable qui offre une nouvelle façon de mesurer l’activation musculaire humaine afin de potentiellement prévenir les blessures et d’améliorer les performances sportives. Cette conception révolutionnaire repose sur un nouveau type de nanogénérateur triboélectrique (TENG), un dispositif qui convertit l’énergie mécanique ou thermique en électricité pour une utilisation dans l’électronique portable, dont la fabrication coûtera moins cher que la nanotechnologie traditionnelle.
Le nouveau capteur d’UAH utilise des matériaux adhésifs pour récolter de l’énergie en transférant une charge électrique entre deux objets lorsqu’ils entrent en contact ou glissent l’un contre l’autre. La percée est détaillée dans un article publié dans le Journal of Materials Chemistry B co-écrit par le Dr Gang Wang, professeur agrégé au Collège d’ingénierie, le Dr Yu Lei, président et professeur agrégé de génie chimique et des matériaux, le Dr Ryan Conners, professeur agrégé de kinésiologie et Dr Moonhyung Jang, assistant de recherche postdoctoral à l’UAH, qui fait partie du système de l’Université d’Alabama.
“Les biocapteurs portables fournissent de nouvelles informations pour améliorer les performances et le bien-être humains”, explique Wang. “Notre nouvelle conception de biocapteur triboélectrique portable se compose de ruban adhésif et d’une feuille de polyester métallisée. Lorsqu’elle est pressée et relâchée, nous sommes en mesure de détecter les mouvements humains impliquant le coude, le genou, le doigt, l’œil et la mâchoire. La conception est une avancée car elle est auto-alimenté, léger, peu coûteux et jetable.
Les dispositifs TENG portables actuels pour le corps humain surveillent et préviennent les blessures corporelles graves des patients médicaux et des athlètes, mais leur production nécessite une expertise en nanotechnologie et des méthodes de fabrication coûteuses. “Notre biocapteur implique uniquement des matériaux commerciaux et un schéma de fabrication simple par rapport à ceux utilisés dans les capteurs basés sur TENG”, note Wang. “De plus, il n’a pas besoin d’une source d’alimentation externe pour fonctionner.”
La taille des appareils conventionnels a également tendance à être assez grande, relativement parlant, par rapport à l’appareil UAH, et la peau humaine doit servir de couche triboélectrique supplémentaire, ce qui signifie que les performances de détection pourraient se dégrader avec la transpiration ou d’autres changements dans l’état de la peau. Le dispositif d’UAH utilisant des matériaux « collants » simplifie la conception et offre une expérience utilisateur plus confortable et peut détecter les mouvements impliquant à la fois des mouvements moteurs bruts et fins.
“Nous utilisons le capteur depuis quelques heures dans le cadre des tests en laboratoire”, explique Wang. “Comme il est très rentable, nous pourrions facilement en appliquer un nouveau si nécessaire. Le capteur peut être placé n’importe où sur le corps à l’endroit où le mouvement de la peau est induit lorsque le muscle associé est activé. Par exemple, différents mouvements du genou peuvent être caractérisés. en analysant les signaux de tension collectés.
« Nous avons également comparé les performances de notre capteur à celles d’un capteur d’électromyographie dans un test d’extension isocinétique de la jambe. Nous explorons les possibilités de mener d’autres tests en impliquant davantage de sujets humains et recherchons une commercialisation potentielle de notre capteur portable. Nous travaillons avec le groupe du Dr Conners. pour impliquer davantage de sujets humains ce semestre de printemps.
La contraction et la relaxation de la peau lors des mouvements du corps activent le contact et la séparation entre les couches adhésives en polypropylène et acrylique. Des démonstrations ont été réalisées pour détecter divers mouvements du corps, notamment la flexion du coude, la protonation/supination de l’avant-bras, la flexion/extension du genou, la flexion/extension interphalangienne proximale, le clignement des yeux, etc.
« Le brevet de cet appareil a été déposé en novembre 2023 », rapporte Wang. “D’après notre expérience, il faudra plus d’un an pour délivrer notre brevet après l’examen.”
Plus d’information:
Moon-Hyung Jang et al, Biocapteur portable triboélectrique auto-alimenté utilisant du ruban adhésif, Journal of Materials Chemistry B (2023). DOI : 10.1039/D3TB01481A
2024-01-30 23:37:03
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