Un nouveau capteur composé d'un réseau alterné de diodes électroluminescentes imprimées et de photodétecteurs peut détecter les niveaux d'oxygène dans le sang n'importe où dans le corps. Le capteur projette une lumière rouge et infrarouge dans la peau et détecte le rapport de lumière réfléchie. Crédit :Yasser Khan, Groupe de recherche Arias, UC Berkeley
Les blessures ne peuvent pas guérir sans un afflux constant de l'ingrédient clé du sang, l'oxygène.
Un nouveau capteur flexible développé par des ingénieurs de l'Université de Californie, Berkeley, peut cartographier les niveaux d'oxygène dans le sang sur de vastes zones de peau, tissus et organes, offrant potentiellement aux médecins une nouvelle façon de surveiller la cicatrisation des plaies en temps réel.
"Quand vous entendez le mot oxymètre, le nom des capteurs d'oxygène dans le sang, des capteurs de doigt rigides et encombrants vous viennent à l'esprit, " dit Yasser Khan, un étudiant diplômé en génie électrique et informatique à l'UC Berkeley. "On voulait rompre avec ça, et montrent que les oxymètres peuvent être légers, mince et souple."
Le capteur, décrit cette semaine dans le journal Actes de l'Académie nationale des sciences , est fait d'électronique organique imprimée sur du plastique pliable qui épouse les contours du corps. Contrairement aux oxymètres du bout des doigts, il peut détecter les niveaux d'oxygène dans le sang en neuf points d'une grille et peut être placé n'importe où sur la peau. Il pourrait potentiellement être utilisé pour cartographier l'oxygénation des greffes de peau, ou de regarder à travers la peau pour surveiller les niveaux d'oxygène dans les organes transplantés, disent les chercheurs.
"Toutes les applications médicales qui utilisent la surveillance de l'oxygène pourraient bénéficier d'un capteur portable, " a déclaré Ana Claudia Arias, professeur de génie électrique et d'informatique à l'UC Berkeley. "Les patients diabétiques, les maladies respiratoires et même l'apnée du sommeil pourraient utiliser un capteur qui pourrait être porté n'importe où pour surveiller les niveaux d'oxygène dans le sang 24h/24 et 7j/7."
Le capteur est assemblé à partir d'une feuille imprimée de photodétecteurs organiques (en haut) et de LED organiques rouges et infrarouges (en bas). Crédit :Yasser Khan, Groupe de recherche Arias, UC Berkeley
Les oxymètres existants utilisent des diodes électroluminescentes (DEL) pour faire briller la lumière rouge et proche infrarouge à travers la peau, puis détecter la quantité de lumière qui parvient de l'autre côté. Rouge, le sang riche en oxygène absorbe plus de lumière infrarouge, tandis que plus sombre, le sang pauvre en oxygène absorbe plus de lumière rouge. En regardant le rapport de lumière transmise, les capteurs peuvent déterminer la quantité d'oxygène dans le sang.
Ces oxymètres ne fonctionnent que sur les zones du corps partiellement transparentes, comme le bout des doigts ou les lobes des oreilles, et ne peut mesurer les niveaux d'oxygène dans le sang qu'en un seul point du corps.
"Les régions épaisses du corps, comme le front, bras et jambes, passe à peine la lumière visible ou proche infrarouge, ce qui rend la mesure de l'oxygénation à ces endroits vraiment difficile, ", a déclaré Khan.
En 2014, Arias et une équipe d'étudiants diplômés ont montré que les LED organiques imprimées peuvent être utilisées pour créer des oxymètres flexibles pour le bout des doigts ou les lobes des oreilles. Depuis, ils ont poussé leur travail plus loin, développer un moyen de mesurer l'oxygénation dans les tissus en utilisant la lumière réfléchie plutôt que la lumière transmise. La combinaison des deux technologies leur permet de créer le nouveau capteur portable qui peut détecter les niveaux d'oxygène dans le sang n'importe où sur le corps.
Le nouveau capteur est constitué d'un réseau de LED organiques rouges et proches infrarouges et de photodiodes organiques imprimées sur un matériau flexible. L'équipe a utilisé le capteur pour suivre les niveaux globaux d'oxygène dans le sang sur le front d'un volontaire qui respirait de l'air avec des concentrations d'oxygène de plus en plus faibles - comme si on montait en altitude - et a constaté qu'il correspondait à ceux utilisant un oxymètre du bout des doigts standard. Ils ont également utilisé le capteur pour cartographier les niveaux d'oxygène dans le sang dans une grille de trois par trois sur l'avant-bras d'un volontaire portant un brassard à pression.
« Après la transplantation, les chirurgiens veulent mesurer que toutes les parties d'un organe reçoivent de l'oxygène, " Khan a dit. " Si vous avez un capteur, vous devez le déplacer pour mesurer l'oxygénation à différents endroits. Avec un tableau, vous pouvez savoir tout de suite s'il y a un point qui ne guérit pas correctement."
