Comment un nouveau patch cutané intelligent utilise les vibrations pour suivre votre santé

Les objets à porter sont si courants de nos jours que nous y réfléchissons rarement deux fois. Pourtant, les montres FitBits et Apple sont dotées de multiples capteurs minuscules et sensibles qui surveillent vos pas, votre fréquence cardiaque, votre sommeil et même vos cycles menstruels, grâce à vos données. Les montres intelligentes qui « vous regardent » sont suffisamment précises pour qu’Apple, par exemple, s’associe à l’Université de Stanford dans un essai clinique massif pour voir si les données recueillies à l’aide de la montre peuvent identifier des rythmes cardiaques anormaux, y compris ceux qui provoquent des dommages graves aux vaisseaux sanguins du cœur.

Pourtant, à l’échelle technologique, les objets portables n’en sont encore qu’à leurs balbutiements quant à la quantité de données qu’ils recueillent. La montée de l‘IA a promis un changement de paradigme dans la médecine préventive et personnalisée : donnez à l’algorithme des données suffisantes et bien étiquetées, et il pourrait un jour détecter des chutes dangereuses, des problèmes de déglutition, des crises cardiaques ou même des changements dans votre voix qui pourraient indiquer l’apparition de la dépression, de la maladie de Parkinson et autres troubles troublants.

Les vêtements actuels ne sont pas à la hauteur de cette tâche. Un nouveau patch cutané expérimental, cependant, pourrait l’être.

Cette semaine, une équipe dirigée par le Dr John Rogers de l’Université Northwestern de Chicago a décrit un patch intelligent qui pourrait ostensiblement suivre presque toutes les vibrations que votre corps génère. Il ne s’agit pas seulement de marches ou d’autres mouvements, comme la marche ou les étirements. Le patch souple, à peine plus grand qu’un pansement, utilise des accéléromètres à grande largeur de bande qui capturent également les mouvements internes délicats et infimes du corps.

En d’autres termes, presque toutes les fonctions corporelles qui provoquent le déplacement mécanique de vos tissus et organes peuvent être suivies avec le timbre : mouvements, orientation du corps, déglutition, respiration, rythme cardiaque, vibrations vocales et sommeil.

Ce n’est pas tout. « De par leur conception, les technologies et les méthodes décrites ici s’harmonisent bien avec les pratiques de fabrication et les composantes commerciales actuelles, offrant ainsi un haut niveau de préparation technologique « , ont écrit les auteurs dans leur article, publié dans Nature Biomedical Engineering. La combinaison de plusieurs accéléromètres de sensibilités différentes, ou l’ajout de glucomètres ou de gadgets qui déduisent le niveau d’oxygène dans le sang, permettra d’élargir la portée médicale du patch.

Un objet portable pour tous les gouverner ? Pas encore tout à fait, mais c’est peut-être la direction que nous prenons.

Bonnes vibrations

Rogers n’est pas nouveau dans le domaine de la surveillance de la santé. Les inventions des trois dernières années comprennent des filaments injectables qui surveillent l’activité cérébrale à l’aide d’électricité et de lumière, des capteurs cutanés pour la cartographie de la pression et de la température de tout le corps, des appareils électroniques sans fil et sans pile pour les ongles qui capturent les niveaux d’oxygène dans le sang et des gadgets plus exotiques pour le prélèvement de sueur. Son laboratoire s’intéresse particulièrement à l’électronique douce, de faible puissance ou sans puissance, qui moule les formes irrégulières du corps afin qu’elles puissent capturer des données physiologiques en continu.

Ces inventions ne sont pas que pour le plaisir. L’une des idées dominantes de la médecine préventive et personnalisée consiste à évaluer continuellement la santé d’une personne au moyen d’une myriade de biomarqueurs, plutôt que de reconstituer des visites médicales disparates dans un film sur la santé d’une personne. Plus nous avons de données, selon l’idée, mieux nous pouvons former les systèmes d’IA à fournir des services de surveillance de la santé à l’extérieur de l’hôpital au cours des activités quotidiennes régulières. Les meilleurs vêtements peuvent être ceux qui disparaissent silencieusement en dehors de la pensée consciente.

Traduction ? Le gadget doit mesurer quelque chose à quoi nous ne pensons pas souvent. Les signaux mécano-acoustiques en font partie. Ces signaux capturent le mouvement et le son, des grands mouvements des membres lorsque nous marchons aux petits tremblements de nos cordes vocales. Normalement, ces signaux sont mesurés à l’aide de stéthoscopes encombrants ou d’accéléromètres rigides et de microphones attachés physiquement au corps – ou même parfois collés sur la peau avec de la cire – ce qui n’est pas vraiment agréable pour un usage quotidien.

Le patch de peau

Le nouveau patch utilise des accéléromètres miniaturisés de faible puissance et une batterie, tous deux intégrés dans un gel de silicone flexible comme un sandwich. Le patch cache également des contrôleurs de charge et des microcontrôleurs qui dirigent les composants de stockage et de communication, y compris un module Bluetooth et une mémoire flash. Cela permet au patch de communiquer sans fil avec une application smartphone et de charger par induction, expliquent les auteurs.

Les composants sont reliés entre eux à l’aide de fils de cuivre étirables et de régulateurs tels que des amplificateurs, des résistances et des condensateurs pour augmenter le signal. Les morceaux de « pain » du sandwich sont faits d’un épais élastomère de silicone de couleur chair, qui s’étire et se tord avec le corps. Ensemble, le patch est capable de mesurer les vibrations et les fréquences sonores allant de 0 à 1 600 Hertz, ce qui englobe la plupart des organes du corps.

Voici la partie bizarre : plutôt que de coller au poignet comme une montre portable, le patch fonctionne mieux lorsqu’il est placé au creux de votre gorge. L’emplacement est peut-être non conventionnel, a dit l’équipe, mais c’est un  » endroit anatomique unique  » pour enregistrer les vibrations qui proviennent du cœur, des poumons ou de la voie digestive sur de grandes fréquences.

« Nous avons constaté que l’encoche fonctionne bien chez les sujets en bonne santé, tout en restant en place et en pratiquant diverses activités telles que le saut et la marche, indépendamment de leur âge, de leur sexe, de leur race ou de leur taille corporelle « , explique l’équipe.

Le bilan de santé

Dans des études en laboratoire avec des environnements contrôlables, le patch a été capable de capturer simultanément une liste de mesures physiologiques. La fréquence cardiaque et les variations de son rythme étaient un jeu d’enfant. Les signaux mécaniques provenant de l’air circulant dans la trachée ont également permis au patch de capturer des données pour avaler, parler, respirer, tousser, soupirer et ronfler.

Le patch a même été capable de capturer et de traiter les signaux vocaux, marquant le début et la fin de chaque fois qu’une personne parlait, bien que contrairement à une étude précédente, l’équipe n’ait pas mentionné si le patch était capable de décoder chaque mot.

Les essais sur le terrain dans des conditions quotidiennes ont tout aussi bien fonctionné. Lorsqu’il est utilisé dans un cours de gym, par exemple, le patch peut capturer avec précision la fréquence cardiaque et les cycles respiratoires. Ou pendant qu’il trackait un dîner, le patch qu’il portait notifiait chaque fois qu’une personne parlait ou avalait.

Enfin, dans un laboratoire du sommeil, le patch a été en mesure de surveiller de minuscules mouvements corporels qui ont permis de calculer la position de sommeil particulière de la personne à tout moment, tout en suivant sa fréquence cardiaque et en mesurant ses cycles de sommeil. Bien que cela puisse sembler assez flippant, l’appareil pourrait un jour être utilisé chez les nouveau-nés, par exemple, pour avertir les parents de signes de sommeil anormal ou même de signes précurseurs du syndrome de mort subite du nourrisson (SMSN). Bien que nous n’en soyons pas encore là, le patch offre un aperçu de ce qui pourrait arriver.

Mesurer tout

L’appareil, ou ses variantes, n’est pas loin du marché, et les entreprises au niveau du consommateur sont susceptibles d’en prendre note. L’adoption d’une surveillance étendue de la santé dans notre vie de tous les jours présente des avantages indéniables. En utilisant les données des capteurs, les médecins d’un hôpital éloigné peuvent être en mesure d’établir un diagnostic rapide et précis. Des épisodes soudains et limités de respiration saccadée pourraient suggérer qu’un patient sujet à l’anxiété est en proie à une crise de panique, ou qu’un changement dans les schémas vocaux pourrait signifier l’apparition de troubles de santé mentale. En cas d’urgence, comme une crise cardiaque, le patch pourrait sauver des vies.

Pourtant, comme le montre clairement le projet Nightingale de Google, la protection de la vie privée devrait être au premier plan des préoccupations de chacun. À l’insu des patients, Google s’est associé à des installations de l’Ascension dans 21 États pour amasser des dossiers médicaux personnels sans consentement. Imaginez les données que les compagnies d’assurance et de technologie, ou même le gouvernement, pourraient être en mesure d’exploiter avec ou sans le consentement de l’utilisateur, si le correctif est déployé sans des politiques de confidentialité strictes et faciles à lire par ses utilisateurs.

Lorsqu’il est relié à des moniteurs d’oxygène ou de glucose sanguin, le patch a le potentiel d’être un puissant ange gardien universel  » surveillant tous  » pour notre santé à l’échelle de la population. Mais l’aspect pratique ne devrait pas être son seul but. L’intimité est plus grande.

Via Singularity Hub

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