Bien que l’odorat ait historiquement joué un rôle important dans la lutte contre des maladies telles que la peste et la tuberculose, le nez humain n’est généralement pas suffisamment sensible pour être utilisé comme outil de diagnostic fiable.
Cependant, un nouveau « nez » artificiel inspiré de notre odorat pourrait désormais permettre de détecter des maladies non diagnostiquées, des gaz dangereux et des aliments qui commencent à se gâter.
Et tout cela est rendu possible grâce à la technologie déjà existante.
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Entouré d'antennes
Quel est le point commun entre votre téléphone portable, votre ordinateur et votre téléviseur ? Antennes.
Nous sommes littéralement entourés de technologies qui communiquent grâce à la technologie des antennes. »
Michael Cheffena, professeur, NTNU
Cheffena est professeur de télécommunications à l'Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) à Gjøvik et estime que cette technologie peut être utilisée pour bien plus que la simple communication :
« En dotant les antennes de fonctions de capteur, l'infrastructure existante peut être utilisée dans de nouveaux domaines d'application. Cela a été l'une des principales motivations pour déterminer si les antennes pouvaient être utilisées à ces fins », a-t-il ajouté.
La solution la plus simple est souvent la meilleure
Cheffena a expliqué que les tentatives précédentes visant à créer des « nez électroniques » n'avaient pas eu l'avantage de disposer d'une infrastructure existante facilement disponible. Ils ont également été confrontés à un certain nombre d’autres défis que la technologie des antennes peut potentiellement résoudre.
« D'autres nez électroniques peuvent avoir plusieurs centaines de capteurs, souvent chacun recouvert de matériaux différents. Cela les rend à la fois très gourmands en énergie à exploiter et coûteux à fabriquer. Ils entraînent également une consommation de matériaux élevée. En revanche, le capteur d'antenne se compose d'une seule antenne. avec un seul type de revêtement », a déclaré Cheffena.
Cela doit sûrement se faire au détriment de la précision et de la fonctionnalité ?
« Au contraire », a déclaré Yu Dang, chercheur au Département de fabrication et de génie civil du NTNU à Gjøvik et auteur principal d'un article de recherche récemment publié sur le nouveau « nez d'antenne » dans la revue Capteurs et actionneurs B : Chimique.
L'odeur de l'essence et de l'herbe fraîchement coupée
Dang affirme que leur capteur fait la distinction entre les différents gaz sur lesquels il a été testé avec une précision de 96,7 %. Il s’agit d’un résultat qui est non seulement comparable aux performances des meilleurs nez électroniques à ce jour, mais qui les surpasse même dans certains domaines.
Pour comprendre comment, voici comment fonctionne réellement le nez d'antenne :
L'antenne transmet des signaux radio dans une gamme de fréquences différentes dans l'environnement. Il analyse ensuite la manière dont ils sont réfléchis. La façon dont les signaux se comportent change en fonction des gaz présents et, comme l'antenne transmet des signaux à plusieurs fréquences, les changements créent des modèles uniques qui peuvent être liés à des composés organiques volatils spécifiques.
Les composés organiques volatils sont des gaz que l'on trouve couramment dans l'air. Ils se caractérisent par un point d’ébullition bas, ce qui signifie qu’ils ont tendance à s’évaporer à basse température. Et même s’ils ne se voient ni ne se sentent, vous en aurez certainement senti plusieurs.
Tous les organismes vivants, y compris les plantes, émettent des composés organiques volatils, souvent pour se protéger des parasites ou pour communiquer entre eux. L’odeur de l’herbe fraîchement coupée en est un exemple bien connu.
Les vapeurs d’essence de votre tondeuse à gazon en sont un autre exemple. Étant donné que de nombreux produits que nous utilisons et les matériaux qui nous entourent émettent également des composés organiques volatils, un grand nombre de gaz dans diverses combinaisons seront présents dans la plupart des environnements. Cela rend extrêmement difficile la tâche consistant à distinguer les gaz importants des gaz insignifiants.
Dang a expliqué que cela devient encore plus difficile lorsque des isomères sont également ajoutés au mélange.
Les jumeaux difficiles
« Les isomères sont des composés chimiques qui ont la même formule moléculaire, mais dont les atomes sont liés entre eux de manière légèrement différente », a-t-il déclaré.
Selon les chercheurs, ils ressemblent un peu à des jumeaux : très semblables, mais pas identiques.
« Ces composés constituent depuis longtemps un défi pour ce type de technologie de capteurs. Même les nez électroniques les plus sophistiqués, composés de nombreux capteurs différents, ont du mal à les gérer », a déclaré Dang.
Il est donc très heureux que leur capteur d'antenne fonctionne aussi bien même sur ces composés difficiles.
Peut être capable de détecter une maladie
Jusqu’à présent, la technologie des capteurs a été testée sur des fruits et des viandes d’âges variés endommagés par des impacts. En ajustant les algorithmes qui détectent les « empreintes digitales » uniques des différents gaz, les chercheurs pensent que la technologie pourrait également détecter les maladies.
« Les composés organiques volatils permettent aux chiens dressés de détecter les changements menaçant leur santé dans la glycémie et les maladies comme le cancer. Le principe est donc en grande partie le même », a déclaré Dang.
Cependant, contrairement aux chiens, le capteur d’antenne ne nécessite pas de mois de formation ni de recours à des maîtres spécialisés. La technologie de base est quelque chose que vous possédez déjà dans votre salon.
