Moniteur de santé portable tout-en-un

Les ingénieurs ont développé un patch cutané doux et extensible qui peut être porté sur le cou pour suivre en continu la pression artérielle et la fréquence cardiaque tout en mesurant les niveaux de glucose, de lactate, d'alcool ou de caféine du porteur. Il s'agit du premier appareil portable qui surveille simultanément les signaux cardiovasculaires et plusieurs niveaux biochimiques dans le corps humain.

Ce type de dispositif portable pourrait être utilisé par les personnes souffrant de problèmes de santé sous-jacents pour surveiller régulièrement leur propre santé. Il pourrait également être utilisé pour la surveillance à distance des patients, en particulier pendant la pandémie de COVID-19, lorsque les gens minimisent les visites en personne chez un fournisseur de soins de santé.

Des capteurs complètement différents sont fusionnés sur une seule petite plate-forme aussi petite qu'un timbre-poste. Chaque capteur fournit une image distincte d'un changement physique ou chimique. Les intégrer tous dans un seul patch portable permet d'utiliser ces différentes images ensemble pour obtenir un aperçu plus complet de ce qui se passe dans le corps.

Le patch est une fine feuille de polymères extensibles qui peuvent se conformer à la peau. Il est équipé d'un capteur de pression artérielle et de deux capteurs chimiques - un qui mesure les niveaux de lactate (un biomarqueur de l'effort physique), de caféine et d'alcool dans la sueur et un autre qui mesure les niveaux de glucose dans le liquide interstitiel. Le patch est capable de mesurer trois paramètres à la fois, un pour chaque capteur :la pression artérielle, le glucose et le lactate, l'alcool ou la caféine.

Le capteur de pression artérielle se trouve près du centre du patch. Il se compose d'un ensemble de petits transducteurs à ultrasons qui sont soudés au patch par une encre conductrice. Une tension appliquée aux transducteurs les amène à envoyer des ondes ultrasonores dans le corps. Lorsque les ondes ultrasonores rebondissent sur une artère, le capteur détecte les échos et traduit les signaux en une lecture de la pression artérielle.

Les capteurs chimiques sont deux électrodes sérigraphiées sur le patch à partir d'encre conductrice. L'électrode qui détecte le lactate, la caféine et l'alcool est imprimée sur le côté droit du patch; il agit en libérant un médicament appelé pilocarpine dans la peau pour induire la transpiration et en détectant les substances chimiques dans la sueur. L'autre électrode, qui détecte le glucose, est imprimée sur le côté gauche ; il fonctionne en faisant passer un léger courant électrique à travers la peau pour libérer le liquide interstitiel et en mesurant le glucose dans ce liquide.

Lors des tests, les sujets portaient le patch sur le cou tout en effectuant diverses combinaisons des tâches suivantes :faire de l'exercice sur un vélo stationnaire, manger un repas riche en sucre, boire une boisson alcoolisée et boire une boisson contenant de la caféine. Les mesures du patch correspondaient étroitement à celles recueillies par des appareils de surveillance commerciaux tels qu'un brassard de tensiomètre, un lecteur de lactate sanguin, un glucomètre et un alcootest.

L'un des plus grands défis dans la fabrication du patch était d'éliminer les interférences entre les signaux des capteurs. Pour ce faire, les chercheurs ont dû déterminer l'espacement optimal entre le capteur de pression artérielle et les capteurs chimiques. Ils ont constaté qu'un centimètre d'espacement faisait l'affaire tout en gardant l'appareil aussi petit que possible.

Ils devaient également comprendre comment protéger physiquement les capteurs chimiques du capteur de pression artérielle. Ce dernier est normalement équipé d'un gel à ultrasons liquide afin de produire des lectures claires. Mais les capteurs chimiques sont également équipés de leurs propres hydrogels et si un gel liquide du capteur de pression artérielle s'écoule et entre en contact avec les autres gels, cela provoquera des interférences entre les capteurs. Au lieu de cela, les chercheurs ont utilisé un gel à ultrasons solide qui fonctionne aussi bien que la version liquide mais sans fuite.

Les travaux en cours comprennent le rétrécissement de l'électronique du capteur de pression artérielle. À l'heure actuelle, le capteur doit être connecté à une source d'alimentation et à une machine de paillasse pour afficher ses lectures. Le but ultime est de mettre tout cela sur le patch et de rendre tout sans fil.