Les objets connectés ciblent le COVID-19

COVID-19 continue de faire la une des journaux et l'une des industries les plus visiblement touchées est le sport professionnel. Lorsque le basket-ball est revenu à l'action de manière isolée en juillet, la NBA et la WNBA ont offert aux joueurs la possibilité d'utiliser l'anneau Oura pour surveiller leur santé. L'anneau intelligent peut, selon son fabricant, prédire l'apparition des symptômes du COVID-19 jusqu'à trois jours à l'avance avec une précision de 90 %.

La plate-forme logicielle de l'anneau, développée par le Rockefeller Neuroscience Institute de l'Université de Virginie occidentale, utilise des modèles basés sur l'intelligence artificielle pour prévoir quand un joueur pourrait commencer à se sentir mal en fonction des données physiologiques collectées par les capteurs intégrés dans l'anneau et stockées sur une application pour smartphone. Plus précisément, l'anneau collecte des données sur le volume du pouls sanguin qui sont utilisées pour déterminer la fréquence cardiaque, la variabilité de la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire. Les anneaux collectent également des données de température corporelle, des données de mouvement de la main et un horodatage. Ces données sont ensuite téléchargées via l'application pour smartphone sur la plate-forme d'IA pour analyse.

Pour collecter ces informations, en plus d'un capteur de température corporelle et d'un accéléromètre, l'anneau Oura comprend un capteur de photopléthysmographie (PPG), un type de capteur utilisé depuis des années dans les dispositifs médicaux et les appareils portables au poignet. Selon l'emplacement sur le corps, un capteur PPG est conçu pour être placé (par exemple, le front, le poignet, le lobe de l'oreille, etc.), le capteur comprend une ou plusieurs LED rouges/infrarouges, des LED vertes, ou parfois les deux, ainsi qu'un photodétecteur pour mesurer l'intensité des longueurs d'onde applicables. L'intensité lumineuse détectée par la photodiode est ensuite utilisée pour déterminer des paramètres physiologiques tels que la fréquence cardiaque et le volume sanguin.

Les LED IR sont capables de pénétrer plus profondément dans le corps, par exemple dans les tissus musculaires, mais sont plus sensibles aux artefacts de mouvement comme le mouvement de l'appareil sur la peau, les irrégularités de la peau et la température ambiante, faisant des LED vertes une meilleure option pour certains applications. L'inclusion d'un accéléromètre pour acquérir la direction du mouvement réduit l'impact des artefacts de mouvement, faisant de l'utilisation d'une LED IR une option réalisable dans les applications où il pourrait ne pas en être autrement. C'est l'approche que les fabricants de la bague Oura semblent avoir adoptée.

Comme le montre le schéma ci-dessous, un capteur PPG émet de la lumière qui est réfléchie par (ou parfois transmise à travers) le tissu dans une photodiode.

Ce diagramme montre la fonction du capteur PPG.

Bien que la configuration dépende de l'application, un capteur PPG typique peut combiner un ou plusieurs émetteurs LED, un détecteur optique et des circuits de traitement du signal. Les impulsions optiques combinées à la détection synchrone peuvent réduire les besoins en énergie de fonctionnement et améliorer le rejet de la lumière ambiante.

Par exemple, l'ADPD144RI d'Analog Devices utilise deux LED rouges (660 nm) et deux IR (880 nm) et un photodétecteur à quatre segments optimisé pour les émissions rouges et IR. Les LED émettent une lumière pulsée en synchronisation avec un circuit de conditionnement de signal analogique, qui comprend l'amplification de la transimpédance, la réjection de la lumière ambiante et le gain. Chacun des quatre signaux conditionnés est acheminé vers un CAN puis vers un accumulateur. Après avoir fait la moyenne, le signal résultant peut être lu via des registres de sortie ou un tampon FIFO. Voir un schéma fonctionnel pour le module ci-dessous.

Ceci est un schéma fonctionnel du module de capteur optique ADPD144RI PPG.

La température de fonctionnement spécifiée pour l'ADPD144RI est de -40 °C à +85 °C. La température de jonction des LED est spécifiée à 105 °C. La cote ESD du modèle de corps humain est de 3000 kV. Ces spécifications indiquent une conception robuste qui devrait fonctionner de manière fiable dans les applications médicales intérieures.

La technologie PPG a été explorée pour la première fois dans les années 1930 et il existe aujourd'hui un certain nombre de dispositifs médicaux et de dispositifs portables sur le marché. Selon une prévision de Medgadget datée du 4 avril 2020, le marché mondial des appareils médicaux portables était évalué à près de 13 milliards de dollars en 2019 et devrait atteindre près de 38 milliards de dollars d'ici 2025.

Les vêtements comme l'Oura Ring ne sont cependant pas une panacée. L'efficacité du produit suscite certaines inquiétudes, la plus importante étant le petit nombre d'études menées à ce jour sur la capacité prédictive des dispositifs portables en général. D'autres lacunes intrinsèques incluent la précision des mesures, principalement liées aux variations introduites par le mouvement, qui affecteraient la capacité prédictive du modèle d'IA, ainsi que le moment de l'apparition des symptômes du COVID-19 par rapport au pic de transmission, qui peut ne pas coïncider. À ce jour, la FDA n'a pas approuvé d'appareils portables à des fins de détection du COVID-19.

>> Cet article a été initialement publié le notre site frère, EDN.