Dans une revue récente publiée dans Supports de communicationles chercheurs ont examiné les améliorations récentes apportées aux systèmes portables pour nouveau-nés, en se concentrant sur les appareils portables à interface cutanée pour la surveillance physiologique dans de nombreuses branches.
Étude: Biocapteurs portables à interface cutanée pour une surveillance intelligente de la santé des nourrissons et des nouveau-nés. Crédit d’image : Gorodenkoff/Shutterstock.com
Arrière-plan
Les évaluations de la santé des bébés patients en soins intensifs pourraient être particulièrement difficiles pour les patients et leurs soignants, car les paramètres de test impliquent plusieurs cathéters, sondes et électrodes qui restreignent les mouvements du patient.
Les évaluations de santé nécessitent généralement des instruments coûteux et encombrants pour surveiller les paramètres physiologiques tels que la fréquence respiratoire, la fréquence cardiaque, la saturation en oxygène du sang, la température, les concentrations d’ions et la pression artérielle.
Cependant, au cours des dernières décennies, les progrès scientifiques ont conduit à une technologie portable, non invasive et douce pour éclipser les procédures actuelles.
À propos de l’examen
Dans la présente revue, les chercheurs ont exploré la base matérielle des dispositifs portables, en se concentrant sur les concepts et les améliorations techniques des branches clés de la surveillance physiologique telles que la détection du biopotentiel, de l’optique, de la température, de l’électrochimie et de plusieurs signaux.
Développement de matériaux pour capteurs portables
Les systèmes électroniques épidermiques (EES) sont des dispositifs électroniques souples et flexibles créés à l’aide de la technologie des systèmes microélectromécaniques (MEMS). Ces dispositifs possèdent les mêmes qualités matérielles que l’épiderme, permettant une grande flexibilité.
Des matériaux à couches minces tels que le polyimide et les dépôts métalliques minces peuvent être utilisés comme couches conductrices, ce qui donne lieu à des dispositifs ultrafins et flexibles avec une rigidité à la flexion inférieure au nanomètre et un module effectif de 140 kPa.
On peut facilement appliquer l’EES sur la peau avec un mince film de transfert adhésif ou un bandage humide. La serpentine de troisième phase relie le mouvement dynamique à la peau, une qualité de signal élevée et un contact constant avec la surface de la peau.
Les élastomères, moins coûteux que la technologie des plaquettes de silicium, sont des substrats idéaux pour intégrer l’électronique douce dans l’EES. L’encapsulation élastomère peut être utilisée pour les systèmes électroniques hybrides, car elle combine des dispositifs de capteurs EES flexibles, une électronique active et passive rigide, des communications sans fil et un traitement de l’information pour fournir un équipement tout-en-un facilitant la surveillance en temps réel.
Les textiles sont couramment utilisés pour intégrer des dispositifs de détection de biosignaux en raison de leur commodité et de leur familiarité. Les techniques comprennent le tissage de fibres électriquement conductrices, la couture sur du nylon ou du polyuréthane recouvert d’or ou d’argent et l’impression d’encre électrique sur les fibres.
Ces composants peuvent facilement être attachés aux vêtements, notamment aux combinaisons, aux bretelles et aux manteaux. Les électrodes textiles intégrées aux vêtements minimisent les besoins en gel et ruban conducteur mais réduisent la qualité du signal.
Les réponses aux contraintes capacitives et résistives des fibres conductrices peuvent évaluer des paramètres physiologiques tels que la fréquence respiratoire et la mobilité.
On peut transférer des données via des connexions par câble ou des émetteurs sans fil encombrants, mais des antennes pourraient être tissées dans les vêtements et combinées avec des étiquettes RFID pour transférer des données sans batterie et sans fil.
Capteurs portables utilisés pour surveiller les conditions physiologiques
Le corps humain crée des potentiels d’action grâce à des processus chimiques surveillés par des électrodes placées sur la peau. Ces signaux biopotentiels sont essentiels pour surveiller la santé, tels que les électrocardiogrammes (ECG) pour l’activité cardiaque, l’électromyographie (EMG) pour activer les muscles, les électroencéphalogrammes (EEG) pour les activités cérébrales et les EEG pour suivre les mouvements oculaires.
Les chercheurs ont créé un système EES tout-en-un pour imiter la surveillance des signes vitaux dans l’unité de soins intensifs néonatals (USIN), comprenant une transmission de puissance inductive sans fil et un échange de données vers une plate-forme de lecture hôte située sous le matelas du patient. La technologie est mécaniquement délicate et nécessite un gel conducteur.
L’EEG est une technologie de diagnostic qui mesure l’activité électrique du cerveau à l’aide d’électrodes implantées dans la tête. Les modalités courantes incluent l’EEG à amplitude intégrée monocanal (aEEG) et l’EEG continu multicanal (cEEG), le cEEG étant la référence.
Certaines études ont été menées sur la refonte physique des systèmes d’électrodes EEG ; cependant, la plupart des avancées incluent le développement de capuchons ou de bandes textiles pour améliorer le placement des électrodes tout en utilisant des électrodes humides typiques.
La détection optique pour les applications médicales utilise des principes spectrophotométriques pour examiner de manière non invasive les processus physiologiques par voie transcutanée.
Les chercheurs ont développé un PPG à réflectance frontale pour les nouveau-nés prématurés, un capteur PPG flexible pour le pied et un système sans fil pour surveiller l’hémodynamique cérébrale du bébé.
La détection néonatale non invasive de biomarqueurs à couche mince, qui se concentre sur la sueur, la salive et l’urine, peut remplacer les prises de sang standard dans la détection de biomarqueurs chimiques ou protéiques pour le pré-diagnostic, le diagnostic et le pronostic de santé.
La détection électrochimique détecte le transfert de charge sur une électrode de détection, permettant aux appareils portables d’enregistrer les changements de courant, de conductivité et de tension/potentiel.
Les chercheurs ont créé un système multi-signaux qui utilise des appareils de mesure binodaux ECG et PPG pour déterminer l’heure d’arrivée du pouls, calculer le temps de transit du pouls et mesurer les sismocardiogrammes.
Conclusions
Sur la base des résultats de l’examen, l’électronique flexible et les technologies portables de surveillance de la santé ont amélioré les résultats pour les patients en détectant des indicateurs physiologiques plutôt que des traitements intrusifs.
Le traitement avancé du signal permet des applications médicales telles que l’imagerie de la pression artérielle et de la température corporelle. La réduction des effectifs de l’électronique a entraîné des progrès dans le domaine des soins de santé, notamment dans les applications néonatales où les faibles encombrements, la manipulation délicate et la simplicité d’utilisation sont essentiels.
Les stéthoscopes portables pour la surveillance de l’asthme et les cEEG secs portables pour la surveillance des crises sont des technologies récentes qui ont simplifié les options de traitement à l’USIN. Les systèmes de surveillance automatisés peuvent particulièrement bénéficier aux enfants malades d’âge scolaire, augmentant ainsi leur indépendance et leur autosuffisance.
2024-05-13 15:03:00
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