ARCHIVÉ - Un cyber-nez qui a du flair

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Le 01 septembre 2011 — Ottawa (Ontario)

La finesse de l’odorat d’un capteur conçu par le CNRC pour détecter sans fil la concentration de formaldéhyde dans les « bâtiments intelligents » pourrait bien conduire ce « cyber-nez » vers d’autres applications avant même qu’il arrive sur le marché.

Le dispositif, breveté au début de 2011, repose sur un type de plastique conducteur d’électricité appelé « polymères conjugués ». On l’a mis au point lorsque Santé Canada a émis de nouvelles directives sur l’exposition au formaldéhyde dans l’air intérieur, notamment celui des immeubles scellés hermétiquement.

Le capteur détecte les émanations de formaldéhyde, un carcinogène, à raison de quelques parties par milliard. Plus rapide et plus fiable que les appareils actuellement disponibles dans le commerce, il se peut qu’on arrive à le perfectionner pour détecter le formaldéhyde et d’autres composés à des concentrations encore plus faibles.

« L’appareil repose sur des principes de chimie élémentaires, à savoir la réaction de l’aniline avec le formaldéhyde. Cependant, il est extrêmement sélectif et sensible », explique Gerardo Diaz-Quijada de l’Institut Steacie des sciences moléculaires du CNRC, à Ottawa. « Parmi ses avantages, le polymère repose sur un concept simple et ne coûte pas cher à fabriquer. Pas besoin d’équipement compliqué. Par ailleurs, il réagit très rapidement (moins d’une fraction de seconde). Toutefois son principal atout est qu’on peut en adapter la structure chimique pour détecter d’autres molécules auxquelles on s’intéresse. »

Gerardo Diaz-Quijada (à gauche) et Bhavana Deore examinent un capteur en polymère.

Bref, il suffirait de recouvrir un dispositif électronique de la grosseur d’un ongle de différents enduits réactifs pour que le capteur dépiste toute une gamme de molécules, outre le formaldéhyde. L’enduit réagit à la présence d’une molécule précise et la couche qui le supporte enregistre le changement électroniquement.

Les enduits surveillent en permanence la concentration de molécules pendant un certain temps, car la réaction est brève. On pourrait réunir plusieurs capteurs sur le même dispositif pour détecter simultanément de nombreuses molécules – réalité qui a incité les inventeurs à pousser le concept un tantinet plus loin en créant un « renifleur » plus élaboré.

Comment sent-on les produits chimiques?

La plupart des animaux disposent de centaines de récepteurs olfactifs différents, tous présents par millions. Chaque type de récepteur possède des affinités avec tel ou tel composé chimique. Le cerveau humain déchiffre les variations que produisent ces composés sous la forme d’odeurs.

« Nous nous sommes dit qu’on pourrait fabriquer un nez artificiel en imitant ces récepteurs avec des polymères conjugués aux affinités variables, puis en examinant les résultats obtenus afin d’identifier les composés, un peu comme le sens de l’odorat, chez l’être humain », reprend M. Diaz-Quijada.

Le cyber-nez actuel est beaucoup moins sophistiqué et nettement plus volumineux que le nez des animaux, mais il prouve que le principe fonctionne et qu’on peut distinguer des composés dont la structure moléculaire se ressemble beaucoup. Le prototype ne comporte que cinq capteurs dans une boîte de la taille d’une tour à ordinateur, cependant l’équipe du chercheur est persuadée qu’elle réussira bientôt à en placer davantage dans un espace plus restreint.

Un des premiers prototypes du cyber-nez à cinq capteurs

Détecteurs instantanés

Selon M. Diaz-Quijada, divers types de cette plateforme cyber-olfactive peuvent être adaptés à des dispositifs électroniques imprimables, un peu comme du papier tournesol moléculaire. Les services d’urgence et les enquêteurs en médecine scientifique pourraient y recourir aisément. On disposerait ainsi de détecteurs instantanés ou d’écussons dosimétriques qu’il suffirait de vérifier pour voir s’il y a eu accumulation d’une substance particulière ou de rayonnements radioactifs. Un détecteur de ce genre pourrait être imprimé sur une lettre ou un colis, comme une étiquette d’adresse.

« En balayant le paquet, on établirait s’il a été exposé à des rayonnements durant son périple, poursuit le scientifique. Il n’existe pas encore de technologie de ce genre en surveillance dans le monde, mais tel serait l’objectif à long terme. »

M. Diaz-Quijada précise qu’on évalue actuellement les licences d’exploitation d’éventuels partenaires industriels. Le choix de l’un d’eux tiendra compte des meilleures retombées à long terme pour le Canada sur le plan du développement et de l’économie. Un constructeur d’aéronefs aimerait recourir à la technologie pour surveiller la qualité de l’air dans la cabine de ses appareils et détecter diverses molécules. Depuis les attentats du 11 septembre, la plateforme cyber-olfactive a aussi éveillé l’intérêt des organismes de réglementation, de défense et de sécurité, ainsi que des industries connexes.

Ce diagramme illustre le concept du cyber-nez. La pompe pneumatique à gauche aspire l’air et le fait circuler sur un réseau de capteurs (de quatre éléments). À droite, on peut voir le type de réaction obtenue des détecteurs (chaque trait du graphique correspond à la réaction d’un détecteur). L’ordinateur interprète le schéma (un peu comme des empreintes digitales) pour identifier les composés chimiques, de la même manière que le cerveau, quand il décrypte les données olfactives pour discerner une odeur.

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