Il ressemble à un petit patch transparent avec un arc-en-ciel à sa surface – ou, pour ceux qui sont assez âgés pour s’en souvenir, au dos d’un CD. Ce patch est le premier du genre au monde et, combiné à un appareil photo de smartphone ordinaire, il permet de mesurer deux choses : le pouls et la rigidité des vaisseaux sanguins. C’est tout ce qu’il faut pour révéler des informations importantes sur l’état du cœur et le fonctionnement du système cardiovasculaire.
Le patch est fabriqué en caoutchouc de silicone. Aucune électronique ni aucun câble ne sont nécessaires.
Comme les ventouses d’une pieuvre
« Nous voulions développer un dispositif flexible et peu coûteux. Ce qui le rend unique, c’est que nous pouvons voir clairement le signal du cœur sur le patch à l’œil nu », déclare Angelos Xomalis, professeur associé en systèmes électroniques à l’Université norvégienne de sciences et de technologie (NTNU).
Une face du patch présente un motif à l’échelle nanométrique qui change de couleur lorsque le matériau s’étire. De l’autre côté, les chercheurs ont créé une structure adhésive tridimensionnelle.
Cette structure s’inspire de la nature – plus précisément des ventouses d’une pieuvre – permettant au patch d’adhérer fermement à la peau.
Lorsque les ondes de pouls des vaisseaux sanguins font bouger la peau, le patch s’étire. Cela entraîne de légers changements, mais mesurables, de la couleur de la surface nanostructurée.
Les changements de couleur peuvent être détectés directement à l’aide de n’importe quel appareil photo (y compris un appareil photo de téléphone portable standard), sans avoir besoin d’un spectromètre, d’un laser ou d’un autre équipement spécialisé.
Pas comme une montre connectée
Le dispositif peut ressembler un peu à une montre connectée qui mesure la fréquence cardiaque, mais la technologie utilisée est différente. Si vous observez le dos d’une montre connectée, vous voyez des lumières LED vertes. Ces capteurs sont pressés contre la peau pour détecter les variations du volume sanguin au fil du temps.
On parle de surveillance optique.
« L’un des inconvénients des mesures par montre connectée est qu’elles sont fortement influencées par la quantité de pigments dans la peau », déclare Xomalis.
La surveillance optique, telle qu’on la trouve dans les montres connectées, est tout simplement moins efficace sur les peaux foncées.
« Les mesures optiques ne sont pas aussi précises pour tous les types de peau. C’est naturellement un problème important en ce qui concerne l’équité des services de santé », déclare Xomalis.
Le patch, en revanche, repose sur les mouvements mécaniques de la surface de la peau plutôt que sur la manière dont la lumière est absorbée par la peau. En plus de mesurer la fréquence cardiaque, le patch peut également mesurer la rigidité des vaisseaux sanguins.
« Nous savons que les vaisseaux sanguins deviennent généralement plus rigides avec l’âge. Cependant, si vous faites beaucoup d’exercice et adoptez un mode de vie vraiment sain, vous pouvez conserver un système vasculaire relativement jeune. En revanche, si vous êtes un gros fumeur, vos vaisseaux sanguins peuvent paraître biologiquement plus vieux », déclare Torjus Lines Steffensen, chercheur postdoctoral en imagerie médicale à la NTNU.
Des vaisseaux sanguins rigides peuvent contribuer à divers types de maladies cardiovasculaires. Ce type d’information est difficile à obtenir à partir des capteurs optiques utilisés dans des dispositifs comme les montres connectées.
« En résumé, nous pouvons extraire plus d’informations grâce au patch », déclare Steffensen.
Peut remplacer un équipement avancé
La mesure de la rigidité des vaisseaux sanguins, par exemple, nécessite actuellement un équipement avancé comprenant des électrodes attachées à la peau de la poitrine, des bras et des jambes. Celles-ci sont reliées par des fils à un électrocardiographe. De nombreux patients ont probablement aussi déjà eu une pince lumineuse attachée au bout du doigt pour mesurer le pouls et la saturation en oxygène.
Il s’agit d’un équipement avancé que l’on trouve dans les services d’urgence, les ambulances, les cabinets de médecine générale ou les hôpitaux.
« En Norvège, cela fonctionne bien. Cependant, la difficulté survient si vous vous trouvez dans un endroit isolé en Afrique, ou dans d’autres parties du monde où le personnel médical spécialisé et l’équipement avancé peuvent être éloignés », déclare Xomalis.
Avec le patch, les professionnels de santé ont essentiellement seulement besoin d’accéder à un smartphone, quelque chose qu’un très grand nombre de personnes dans le monde possèdent déjà.
« Ce que nous faisons essentiellement, c’est prendre une grande partie de la complexité inhérente à ces systèmes de mesure et la transférer vers le smartphone », déclare Steffensen.
Les chercheurs estiment que cette technologie pourrait marquer le début d’une nouvelle génération de capteurs de santé portables, peu coûteux, ne nécessitant aucune source d’alimentation externe et faciles à utiliser. Le patch est une innovation de la NTNU et a été conçu, fabriqué et testé entièrement à la NTNU.
Article : Circuit-Free Cardiovascular Monitoring via Smartphone-Readable Skin-Interfaced Nanophotonic Films – Steffensen TL, Stubberud V, Hennisen ES, Winogrocki ET, Lövgren J, Torvund AGS, Vestad H, Skjærvold NK, Steinert M, Xomalis – Journal : Advanced Materials – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : NTNU
