Des écouteurs transformés en outils de surveillance de la santé ? C’est désormais possible grâce à des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego. Ils ont développé des capteurs flexibles qui permettent de mesurer l’activité électrique du cerveau et les niveaux de lactate dans le corps.
Des capteurs intégrés aux écouteurs
Les chercheurs ont conçu deux capteurs flexibles imprimés sur une surface souple semblable à un timbre. Ces capteurs peuvent communiquer avec les écouteurs, qui transmettent ensuite sans fil les données recueillies pour visualisation et analyse ultérieure, sur un smartphone ou un ordinateur portable. Les données peuvent être utilisées pour la surveillance à long terme de la santé et la détection de maladies neurodégénératives.
Les capteurs, développés par une équipe de recherche multidisciplinaire d’ingénieurs, sont beaucoup moins encombrants que les dispositifs actuellement utilisés pour détecter l’activité électrique du cerveau et les sécrétions de sueur du corps. Ils peuvent être utilisés dans le monde réel pendant l’exercice, ont montré les chercheurs.
Une avancée technologique prometteuse
La mesure de plusieurs paramètres physiologiques à partir d’écouteurs n’est pas nouvelle, mais l’intégration de la détection des signaux du cerveau et du corps dans une seule plateforme l’est. Cette avancée a été rendue possible grâce à l’expertise combinée d’ingénieurs biomédicaux, chimiques, électriques et en nanotechnologie.
Les données provenant d’un électroencéphalogramme (EEG) et du lactate de sueur, un acide organique produit par le corps pendant l’exercice et l’activité métabolique normale, peuvent être combinées à diverses fins. Par exemple, elles peuvent être utilisées pour diagnostiquer différents types de crises, y compris les crises d’épilepsie. Elles peuvent également être utilisées pour surveiller l’effort pendant l’exercice physique et les niveaux de stress et de concentration.
Validation et perspectives d’avenir
Les chercheurs ont validé les données collectées lors de cette étude de preuve de concept en les comparant aux données obtenues à partir de casques EEG à contact sec disponibles dans le commerce et d’échantillons de sang contenant du lactate. Les données collectées par les capteurs flexibles étaient tout aussi efficaces.
Les chercheurs envisagent un avenir où les systèmes d’imagerie cérébrale et de surveillance de la santé fonctionneront avec des capteurs portables et des dispositifs mobiles, tels que les téléphones, les écouteurs, les montres, et plus encore, pour suivre l’activité cérébrale et les niveaux de nombreux métabolites liés à la santé tout au long de la journée. Cela permettrait aux utilisateurs d’améliorer les capacités du cerveau et du corps.
Caractérisation des capteurs
Tout au long de l’étude, les chercheurs ont mené des expériences approfondies pour valider l’efficacité des capteurs.
Ils ont caractérisé les performances des électrodes ainsi que plusieurs modèles de signaux cérébraux importants, notamment la modulation alpha et les réponses auditives à l’état stable, en plus de l’électro-oculographie (EOG) pour les capteurs électrophysiologiques.
Ils ont caractérisé la sensibilité, la sélectivité et la stabilité à long terme des capteurs de lactate.
Ils ont également caractérisé la diaphonie entre les capteurs, la stabilité mécanique et la stabilité environnementale des capteurs intégrés.
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« Le canal auditif a été relativement peu exploré par la communauté des technologies portables« , a précisé Sheng Xu, membre de la faculté du département de nano-ingénierie de l’école Jacobs. « Ce travail démontre le potentiel de la détection continue pour capturer des signaux physiques et chimiques précieux du canal auditif, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses opportunités passionnantes dans le domaine des dispositifs portables« .
En synthèse
Les chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont développé des capteurs flexibles qui, intégrés aux écouteurs, permettent de mesurer l’activité électrique du cerveau et les niveaux de lactate dans le corps. Cette avancée technologique ouvre la voie à de nouvelles possibilités en matière de surveillance de la santé et de détection de maladies neurodégénératives. Les chercheurs envisagent un avenir où les dispositifs portables et mobiles permettront de suivre en temps réel l’activité cérébrale et les niveaux de nombreux métabolites liés à la santé.
Pour une meilleure compréhension
1. Comment fonctionnent les capteurs intégrés aux écouteurs ?
Les capteurs flexibles sont imprimés sur une surface souple et peuvent communiquer avec les écouteurs. Les écouteurs transmettent ensuite sans fil les données recueillies pour visualisation et analyse ultérieure sur un smartphone ou un ordinateur portable.
2. Quels types de données peuvent être collectées avec ces capteurs ?
Les capteurs permettent de mesurer l’activité électrique du cerveau (EEG) et les niveaux de lactate dans le corps, un acide organique produit pendant l’exercice et l’activité métabolique normale.
3. Comment les chercheurs ont-ils validé les données collectées ?
Les données collectées ont été comparées aux données obtenues à partir de casques EEG à contact sec disponibles dans le commerce et d’échantillons de sang contenant du lactate. Les données collectées par les capteurs flexibles étaient tout aussi efficaces.
4. Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?
Les données collectées peuvent être utilisées pour diagnostiquer différents types de crises, y compris les crises d’épilepsie, surveiller l’effort pendant l’exercice physique et les niveaux de stress et de concentration. Les chercheurs envisagent également un avenir où les dispositifs portables et mobiles permettront de suivre en temps réel l’activité cérébrale et les niveaux de nombreux métabolites liés à la santé.
5. Quelles sont les limitations actuelles et les perspectives d’avenir ?
Une limitation est que les sujets doivent transpirer pour recueillir suffisamment de lactate. Les chercheurs travaillent sur l’élimination de cette exigence et l’intégration d’électronique dans le capteur. Ils souhaitent également traiter les données directement sur le dispositif et les transmettre sans fil à un ordinateur ou un smartphone. Les capteurs pourraient également collecter des données supplémentaires, telles que les niveaux de saturation en oxygène et de glucose.
Légende illustration principale : Les capteurs sérigraphiés et flexibles sont fixés aux écouteurs sur une surface souple, semblable à un tampon.
Article : « Unobtrusive in-ear integrated physiological and metabolic sensors for continuous brain-body activity monitoring »
