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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 29/6 - 2004  - pp.103-114  - doi:10.3166/acsm.29.6.103-114
TITRE
Détecteurs chimiques portables et détecteurs biochimiques de gaz par des procédés micro-électromécaniques souples

TITLE
Wearable chemical sensors and biochemical gas sensors (bio-sniffers) by a soft-mems approach

RÉSUMÉ

Des dispositifs et des procédés micro-électromécaniques souples (Soft-MEMS) sont nécessaires pour le diagnostic médical et pour des mesures physiologiques. Plusieurs types de détecteurs chimiques portables formés de dispositifs micro-électromécaniques souples ont été construits par des techniques de microfabrication sur des films de polymères fonctionnels, pour doser des substances biochimiques. Le détecteur d’'oxygène portable (épaisseur : 84 μm) a été étalonné pour l’'oxygène dissous entre 0 et 80 mg/l, et a été utilisé avec succès pour suivre la pression d'’oxygène transcutanée en appliquant le dispositif sur la peau de l’avant-bras. La conductivité du liquide lacrymal a pu être mesurée en appliquant un détecteur portable sur le cul-de-sac temporal inférieur d'’un sujet humain, ce qui a permis de mesurer la concentration en électrolytes et la vitesse de renouvellement dans les larmes pour des volontaires sains normaux et pour des patients souffrant de sécheresse oculaire. Pour une approche douce et non-invasive, des détecteurs biochimiques de gaz (bio-sniffers) pour l’'éthanol et l’'acétaldéhyde en phase gazeuse ont été développés en utilisant une membrane à enzyme immobilisée et une cellule de réaction comportant des compartiments pour les phases gazeuse et liquide séparés par un diaphragme à membrane poreuse. La monooxygénase à flavine (FMO, une des enzymzes de métabolisation des drogues) a aussi été utilisée pour construire des dispositifs à biodétecteurs de gaz pour la triméthylamine, le méthylmercaptan, etc, pour des mesures douces (non-invasives). Les changements de concentration de l’'éthanol dans l'’haleine après ingestion ont pu être mesurés par un biodétecteur de gaz de type baguette. La technique des biodétecteurs de gaz devrait contribuer au développement d’un système de nez intelligent.



ABSTRACT

Soft MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) devices and approaches have been required for the medical diagnosis and physiological measurements. Several kinds of wearable chemical sensors consisting of Soft-MEMS devices were constructed by microfabrication techniques onto functional polymer films for monitoring biochemical substances. The wearable oxygen sensor (thickness 84 μm) was calibrated against dissolved oxygen from 0 to 8.0 mg/l, and was successfully used to monitor the transcutaneous oxygen pressure by applying the device onto the forearm skin surface. Tear fluid conductivity could be measured by applying a wearable sensor to the human subject’s temporal lower cul-de-sac, thus evaluating electrolyte concentration and turnover rate in tears for normal, healthy volunteers and dry-eye patients. As soft and non-invasive approaches, biochemical gas-sensors (bio-sniffers) for ethanol and acetaldehyde in the gas phase were also developed using enzyme immobilized membrane and a reaction cell with both gas and liquid phase compartments separated by a porous diaphragm membrane. Flavin-containing monooxygenase (FMO, one of drug metabolism enzymes) was also used for constructing bio-sniffer devices for trimethylamine, methyl mercaptan, etc. for soft measurements (non-invasive approach). The concentration change of breath ethanol after drinking could be evaluated by a stick-type bio-sniffer. The bio-sniffer technique is expected to contribute for developing an intelligent nose system.



AUTEUR(S)
Kohji MITSUBAYASHI

Reçu le 29 juillet 2004.   

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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