Un dispositif portable innovant pour surveiller la qualité de l'air intérieur et extérieur
La pollution de l'air représente un risque écologique majeur pour la santé, car elle affecte tout le monde, aussi bien dans les pays développés que dans les pays en voie de développement. La pollution de l'air ambiant, due à de fortes concentrations de fines particules de matière, représente le principal risque environnemental sur la santé et provoque chaque année plus de 3 millions de décès prématurés dans le monde. La pollution de l'air intérieur prélève un tribut comparable, avec environ 2 millions de décès prématurés dans le monde, principalement dans les pays en voie de développement. L'exposition aux polluants atmosphériques est malheureusement hors du contrôle des individus. Jusqu'à présent, il n'existait aucun système commercial capable d'assurer une surveillance individuelle de l'air et de détecter des risques environnementaux sur la santé. Dans le cadre du projet MSP (Multi-sensor-platform for smart building management), financé par l'UE, des chercheurs ont conçu de nouveaux systèmes multi-capteurs intégrés en 3D pour faire face à ce problème considérable. Le système à détecteurs multiples de MSP est capable de détecter des gaz toxiques, des matières particulaires et des particules ultrafines, la lumière infrarouge, visible et ultraviolette, ainsi que de mesurer la température et l'humidité. Une station mobile pour surveiller l'environnement «Le démonstrateur de MSP intègre une variété de capteurs de gaz très sophistiqués à base de nanofils, de nanoparticules et de graphène, ainsi que des capteurs optiques pour la lumière ultraviolette, visible et infrarouge», déclare Anton Köck, coordinateur du projet. Le système est intégré à un bracelet portable et comprend un total de 57 capteurs, dont 52 capteurs de gaz. Grâce à ces informations, les porteurs du bracelet peuvent chercher un air plus propre en changeant de rue ou en ouvrant la fenêtre d'une pièce enfumée. Avec cet outil, ils peuvent évaluer leur propre environnement et prendre si besoin les mesures nécessaires pour l'améliorer. Des nanocapteurs capables de communiquer avec l'électronique classique Le projet a mis au point des technologies de production très compétitives, permettant l'intégration souple des nanocapteurs avec des puces électroniques conventionnelles. Pour satisfaire aux exigences de ce dispositif, telles que des performances élevées, une faible consommation d'énergie et un faible encombrement, les chercheurs ont utilisé la technologie TSV (through-silicon via) qui est à la base des circuits intégrés 3D. Les TSV sont des trous dans une plaquette de silicium, percés en utilisant un procédé de gravure. On crée des interconnexions en remplissant ces trous de tungstène. «Tous les dispositifs n'étaient cependant pas basés sur la technologie CMOS. Les chercheurs ont donc dû adopter une approche mixte combinant le microcâblage et l'approche par TSV, ce qui a posé de gros problèmes pour le procédé de surmoulage», explique M. Köck. Les chercheurs ont utilisé la technologie TSV pour les capteurs de gaz, de température et de lumière visible. Pour les autres capteurs de gaz et pour les capteurs d'infrarouges et d'ultraviolets, ils ont utilisé la technologie de microcâblage. Des capteurs de la qualité de l'air dans les smartphones et les maisons intelligentes MSP a développé une série de capteurs très sophistiqués comme éléments d'une boîte à outils. Celle-ci permet une intégration 3D prête à l'emploi et très souple de ces capteurs à des systèmes intelligents miniaturisés dotés de fonctionnalités avancées. Grâce à cette approche, le client bénéficiera d'une grande souplesse pour concevoir des systèmes à plusieurs capteurs. Dès le début, MSP s'est efforcé de développer des systèmes multi-capteurs intelligents et innovants pour contrôler l'air extérieur et intérieur. Parmi les autres applications possibles, on peut citer la gestion de bâtiments intelligents, les maisons intelligentes et l'électronique grand public. L'intégration de détecteurs de particules fines, de dioxyde de carbone, de température et d'humidité à des smartphones, des tablettes ou dans les maisons intelligentes, est particulièrement intéressante pour les personnes souffrant de crises d'asthme ou de maladies cardiovasculaires.
Mots‑clés
Dispositif portable, intérieur, extérieur, qualité de l'air, MSP, détecteurs de gaz, intégration 3D
