Journal de génie électrique et de technologie électronique

Un biocapteur à écran tactile capacitif pour la détection sans marquage des concentrations d'électrolytes

Sébastien Horstmann

Nous étudions l'utilisation d'écrans tactiles capacitifs à projection mutuelle comme technique de détection sans marquage. Il est prévu que d'ici 2021, le nombre d'utilisateurs d'appareils mobiles à écran tactile capacitif atteindra 3,8 milliards de personnes dans le monde, soit une augmentation de 52 % en seulement cinq ans. La pénétration des smartphones se développe particulièrement dans les pays en développement et a attiré l'attention pour la collecte de la lecture d'un capteur ou l'interprétation des données détectées dans des applications de santé à faible coût. Dans le secteur des technologies médicales, le diagnostic in vitro est le principal domaine de croissance et les applications prévues incluent les biocapteurs qui permettront de surveiller la qualité de l'eau potable ou de mesurer des paramètres physiologiques tels que la glycémie. Nous présentons ici les avantages et les défis de l'utilisation de l'écran tactile capacitif pour les études de biodétection, un composant de l'appareil mobile souvent négligé dans la littérature. Les champs de franges capacitifs se projettent au-dessus de la surface en verre de l'écran tactile pour détecter et interagir avec un stylet ou un doigt. Au lieu de cela, nous examinons les interactions avec des échantillons de fluides et détectons spécifiquement la présence d'électrolytes. Cette étude est réalisée en étudiant les propriétés de polarisation d'échantillons d'électrolytes en réponse à différentes fréquences de perturbation électrique jusqu'au régime du mégahertz. Les premiers résultats montrent une réponse linéaire pour les mesures de capacité statique de faibles concentrations ioniques inférieures à 200 μM de chlorure de sodium, de magnésium, de calcium ou de potassium. Cela pourrait être directement transféré à la détection de la sueur humaine pour la surveillance du dysfonctionnement rénal chronique et ouvre la voie à l'exploration d'une biodétection plus complexe avec des écrans tactiles capacitifs.