L'électronique souple appliquée au domaine médical : l’exemple de BioSerenity

L’électronique classique est dominée par les composants minéraux, notamment le silicium. Toutefois, la découverte des polymères conducteurs a offert une alternative à l’utilisation des minéraux dans l’électronique. Les polymères sont issus du vivant ou synthétisés et composent les fibres naturelles, les caoutchoucs, les matières plastiques, les colles, les résines, les peintures ou encore les encres. Ce matériau a ainsi permis d’imprimer des circuits électroniques sur des substrats flexibles. Une opération impossible avec le silicium, beaucoup trop rigide. C’est de cette façon qu’est apparue l’électronique souple, offrant de multiples possibilités. 

Au cœur de l’espace de prototypage de l’École polytechnique, l’électronique souple a toute sa place et allie le numérique et la fabrication additive. Les utilisateurs de X-Fab ont notamment la possibilité d’utiliser l’imprimante Voltera qui permet de réaliser des circuits imprimés grâce à des encres conductrices. Le webinar X-Novation Talks sur l’électronique souple, diffusé le 25 novembre 2020, a réuni plusieurs acteurs de l’innovation afin de discuter de la performance, de la durabilité et de l’accessibilité de l’électronique souple, notamment dans le secteur médical avec BioSerenity.

Qu’est-ce que l’électronique souple ?

L’électronique souple est une technologie qui permet d’ajouter de l’électronique sur des supports souples et flexibles, comme des matières textiles ou du polyimide. C’est un terme relativement générique, qui regroupe plusieurs champs : l’électronique imprimée, l’électronique flexible, l’électronique conformable, l’électronique étirable et l’électronique organique. Elle s’oppose par nature à l’électronique classique, qui est le plus souvent plane et rigide. 

Électronique imprimée

Lorsqu’on parle d’électronique imprimée, il s’agit bien d’imprimer des circuits électroniques comme on le fait pour du textile ou du papier. Cette impression est possible grâce à des encres fonctionnelles : conductrices, semi-conductrices ou isolantes, comme le propose l’entreprise VFP Ink Technologies en France. Cette capacité d’imprimer de l’électronique rend possible l’utilisation de différents types de supports et de composants. 

A noter : s’il est possible d’imprimer des circuits électroniques sur des substrats souples, l’électronique imprimée fonctionne également sur des supports rigides. 

Électronique flexible

L’électronique flexible est une technologie de circuit imprimé qui s’applique sur des substrats plastiques flexibles tels que le polyimide, le film PEEK ou le polyester. Il est possible d’utiliser les mêmes composants que les circuits imprimés rigides, mais sur des formes flexibles voire pliables en cours d’utilisation. 

Électronique conformable

L’électronique conformable est relativement similaire à l’électronique flexible, mais sur un temps limité. En effet le substrat utilisé est flexible mais uniquement durant sa fabrication, avec du plastique thermoformable par exemple. L’objet final pourra donc avoir une forme incurvée, mais rigide lors de son utilisation. 

Électronique étirable 

L’électronique étirable a l’avantage de pouvoir être déformée et étendue lors de son utilisation. Ces circuits s’utilisent sur des substrats élastiques comme le silicone, le textile ou les polymères (PU, PET). L’encre conductrice utilisée conserve ses propriétés de conduction, même sous contrainte.

Électronique organique

L’électronique organique comprend l’utilisation de molécules ou polymères organiques présentant des propriétés électroniques comme la conductivité ou la semi-conductivité. On pense par exemple à l’OLED, une LED dite organique, utilisée dans les télévisions courbées ou les smartphones pliables. 

Exemples d'applications concrètes et en devenir

L’électronique souple offre une grande diversité de produits finis grâce au large choix de supports utilisables, flexibles ou rigides. 

Même si vous n’êtes pas familier de la technologie de l’électronique souple, vous l’utilisez déjà dans votre quotidien. Par exemple, votre plaque de cuisson à induction : son clavier souple pour augmenter la température des plaques utilise l’électronique souple pour fonctionner. De même dans votre voiture lorsqu’une alarme se déclenche si vous n’avez pas attaché votre ceinture : les capteurs de pression, c’est aussi de l’électronique souple ! 

Dans le futur, des applications plus complexes seront mises en place, notamment dans le domaine médical, automobile ou sportif où l’électronique souple a un vrai rôle à jouer. On pense entre autres au textile intelligent, puisque l’électronique imprimée est étirable, légère et plus fine que l’électronique rigide classique. Elle permettra le développement de nouveaux types de vêtements connectés, avec des LED ou des circuits imprimés sur le textile. 

L'électronique souple dans le domaine médical

Véritable révolution dans le domaine médical, l’électronique souple offre une nouvelle génération de dispositifs électroniques imprimés sur des supports flexibles comme le textile ou le plastique, plus confortables pour les patients. 

BioSerenity : l’électronique souple pour la mesure électrophysiologique

BioSerenity est une start-up française qui fournit des solutions de diagnostic et de monitoring des patients, basés sur l'acquisition et l’interprétation d’examens électrophysiologiques (notamment électroencéphalogramme, électrocardiogramme et polysomnographie) grâce à l’intelligence artificielle. Elle développe actuellement des projets dans plusieurs aires thérapeutiques : la neurologie, la cardiologie, le sommeil, la santé de la femme, l’urologie et la psychiatrie.

Nicolas Jurado, directeur des offres médicales innovantes, explique que l’électronique souple fait partie de leur stratégie de développement et qu’elle peut répondre aux problématiques du système de soin, en constante évolution. Grâce à l’électronique flexible, l’objectif de BioSerenity est de créer des outils de mesure électrophysiologiques “seconde peau” que le patient peut porter entre une heure et 30 jours pour mesurer divers paramètres physiologiques. L’utilisation de l’électronique souple et des encres fonctionnelles est donc incontournable pour développer de tels produits.

Prenons par exemple l’électroencéphalogramme (EEG) : aujourd’hui, on réalise environ un million d’examens d’électrophysiologie par jour sur le territoire français, mais il existe de fortes disparités territoriales. BioSerenity est donc en train de développer le Neuronaute, un bonnet connecté sans fil qui facilitera l’accès des patients à l’EEG en leur permettant de le porter en toutes circonstances. 

En utilisant l’électronique souple, le Neuronaute conduit le signal depuis le cuir chevelu via une trentaine d’électrodes, jusqu’à leur boîtier d’enregistrement. La flexibilité est un critère essentiel puisque les pistes conductrices doivent s’adapter à la morphologie de la tête. Le bonnet connecté doit pouvoir être manipulé, retourné, allongé, étiré sans modifier la qualité des signaux. Seule l’électronique souple est en mesure de répondre à ces contraintes, en imprimant de l’encre conductrice sur du textile. 

Regardez notre webinar sur l'électronique souple et le prototypage

Deuxième rendez-vous de X-Novation Talks, le webinar sur l’électronique souple est désormais disponible en replay sur YouTube. Aline Becq, chef de l’espace de prototypage X-Fab, a donné la parole à plusieurs invités experts de l’électronique souple : Nicolas Jurado et Gaëtan Gerber de BioSerenity, Vincent Carniato de VFP Ink Technologies et Yvan Bonnassieux, enseignant chercheur à l’École polytechnique et directeur du laboratoire physique des interfaces et couches minces.