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Integrated Sensing Architectures and Tools for Health Care

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Un dispositif portable intelligent examine la sueur pour trouver des indicateurs de santé

La recherche à risque élevé et à forte rentabilité de CyberCare sur des architectures de détection et de calcul intégrées, ainsi que sur les outils nécessaires à leur fonctionnement, a mené à un prototype portable destiné à fournir des soins de santé intelligents.

Santé

Les technologies intelligentes sont de plus en plus conçues pour proposer des soins de santé personnalisés. Elles tirent profit d’avancées réalisées dans les technologies de détection pour l’acquisition de données, les architectures informatiques pour le traitement des données et le soutien à la prise de décision, qui reposent souvent sur des algorithmes d’intelligence artificielle. Pour permettre à ces dispositifs de fonctionner, chaque composant intelligent doit se rattacher à une interface, en servant de pont entre les biosystèmes qui contrôlent les paramètres physiques et les systèmes de traitement des informations qui enregistrent et réagissent à ces informations. Le projet CyberCare, soutenu par le Conseil européen de la recherche, a conçu et testé un tel système, finalement destiné à aller au-delà de la surveillance de l’état de santé et à proposer de bonnes options thérapeutiques. «Le principal défi consistait à développer un système qui soit non seulement sûr et précis, mais aussi discret et facile d’emploi, que les utilisateurs pourraient donc adopter», souligne Giovanni De Micheli, coordinateur du projet. Le projet a produit un prototype de dispositif portable capable de mesurer différents ions dans de petits échantillons de sueur.

La solution portable intégrée microfabriquée

Les ions sont des atomes, ou groupes d’atomes, qui contiennent une charge électrique positive ou négative. La quantification de leurs concentrations dans les fluides corporels indique la présence de composés chimiques qui peuvent révéler beaucoup de choses sur l’état de santé. Les taux de lithium, par exemple, sont régulièrement surveillés chez les personnes atteintes de comportement bipolaire en raison de son rôle dans la stabilisation de l’humeur. Dans la médecine du sport, l’équilibre du sodium et du potassium est souvent mesuré après un effort physique, alors que ces électrolytes aident les cellules à communiquer entre elles et sont donc essentiels à de nombreuses fonctions de notre corps. Au cœur de la solution portable se trouve un arrangement modulaire de cellules de détection, recouvert de membranes sélectives d’ions, perméables à certains ions d’intérêt. Chaque cellule de détection regroupe les charges électriques des ions. Les mesures de ces charges sont alors utilisées pour caractériser les ions d’intérêt. Les réseaux de cellules ayant différentes membranes spécifiques à un ion permettent de détecter différentes substances en parallèle. Les capteurs sont intégrés dans une feuille souple, alors que l’électronique destinée à l’acquisition des données est montée sur un substrat flexible facilitant sa fixation sur le corps. En fin de compte, les utilisateurs, ou les praticiens de la santé, peuvent visualiser et enregistrer les résultats sur un dispositif mobile (comme un téléphone ou un ordinateur portable) grâce à une connexion sans fil avec le dispositif, ce qui les aide à choisir les meilleurs traitements. «La modularité du système favorise la polyvalence et réduit les coûts de l’ingénierie», explique Giovanni De Micheli. Un système spécifique pour le suivi de l’activité sportive et de la fatigue a été testé par des volontaires qui ont pédalé en portant un bandeau contenant la plateforme CyberCare. Le système a analysé leur sueur en temps réel, contrôlant leurs taux de sodium et de potassium. «En comparant nos résultats avec les mesures issues d’un échantillonnage standard de sueur et une analyse hors ligne réalisée avec un équipement de laboratoire encombrant, nous sommes parvenus à une concordance presque parfaite», poursuit Giovanni De Micheli.

Responsabilisation des citoyens

Le dispositif de CyberCare contribue à la réalisation de l’objectif de santé numérique de l’UE, qui consiste à renforcer la responsabilisation des citoyens ainsi que les soins individuels grâce aux services numériques, des applications comme celle-ci facilitant le contrôle et l’assistance médicale à distance. En outre, il pourrait aider les athlètes amateurs et professionnels à optimiser leur entraînement. Actuellement, la technologie reste à l’étape de prototype, alors que l’équipe cherche un vendeur industriel adapté afin de développer un produit commercialisable pour des applications médicales ou sportives. «Avec tant de composés biologiques qui constituent de précieux indicateurs de santé, cette technologie peut être intégrée dans de nombreuses applications. Outre le suivi de la santé biologique, elle pourrait également être utilisée, par exemple, pour mesurer l’exposition à des polluants, comme le plomb», conclut Giovanni De Micheli.

Mots‑clés

CyberCare, portable, ion, sueur, santé, potassium, sodium, sports, capteur

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