Les chercheurs ont combiné un nouveau film de détection d'oxygène avec l'apprentissage automatique pour créer un capteur portable capable de mesurer l'oxygénation des tissus à travers la peau. L'appareil pourrait être utilisé pour surveiller les niveaux d'oxygène d'une personne en continu pour des applications en médecine et dans le sport.

L'appareil sans fil est facile à utiliser et communique sans fil, ce qui le rend bien adapté à la surveillance à distance des niveaux d'oxygène en dehors des établissements de santé.

"L'appareil est destiné à tout scénario où il existe un risque de circulation sanguine compromise et un manque d'oxygène aux membres et aux tissus, " a déclaré Conor Evans, le chercheur principal du projet. « La technologie est particulièrement puissante pour les situations médicales où les outils traditionnels de saturation en oxygène du sang ne parviennent pas à fournir des informations adéquates. Les applications de cet appareil à oxygène sans fil portable vont des blessures traumatiques telles que les accidents de voiture et les blessures sur le champ de bataille à la surveillance post-chirurgicale et aux soins des plaies. "

Juan Pedro Cascales et Conor L. Evans du Massachusetts General Hospital et de la Harvard Medical School présenteront la recherche au congrès virtuel OSA Imaging and Applied Optics Congress et Optical Sensors and Sensing Congress qui se tiendra du 19 au 23 juillet.

Le dispositif, porté comme une montre-bracelet à mi-hauteur de l'avant-bras, se compose d'un boîtier imprimé en 3D, une petite tête de capteur et un film adhésif de détection d'oxygène. Les composants électroniques traitent les données du capteur et permettent à l'appareil d'envoyer des enregistrements via Bluetooth ou Wi-Fi.

Le capteur fonctionne en détectant la durée de vie et l'intensité de la phosphorescence d'un film acrylique de détection d'oxygène. Deux LED dans la tête du capteur excitent le film de détection d'oxygène avec une lumière ultraviolette. Une photodiode détecte la phase de lumière émise par le film de détection d'oxygène en réponse. La comparaison de la phase de la lumière émise par les LED avec la phase de la lumière émise par le film de détection d'oxygène fournit une mesure du niveau d'oxygène dans le tissu sous le film.

"C'est le premier moniteur d'oxygène transcutané non invasif vraiment portable, " a déclaré Juan Pedro Cascales, auteur principal du projet. « La simplicité, précision, petite taille, et la facilité d'utilisation de l'appareil signifie qu'il peut aller à peu près n'importe où et être utilisé par les médecins, infirmières, ambulanciers, et ainsi que les patients dans leur propre maison.

Pour calibrer le capteur, les chercheurs ont exposé l'appareil à diverses températures à l'intérieur d'une chambre avec un mélange d'azote et d'air et ont ajusté les étalonnages jusqu'à ce que les phases s'alignent sur celles d'un capteur commercial.

Les chercheurs ont testé l'appareil en l'attachant à la patte avant d'un cochon du Yorkshire. Lorsqu'un garrot a été appliqué sur l'articulation du coude, le capteur a détecté une baisse d'oxygène reflétant la réduction du débit sanguin. Les mesures étaient bien alignées avec celles d'un capteur de référence commercial et n'étaient pas affectées par les variations de température, l'humidité ou d'autres facteurs environnementaux, rendant le capteur pratique pour une utilisation en dehors du laboratoire.

L'équipe a utilisé une approche d'apprentissage automatique pour entraîner le système à mesurer avec précision les niveaux d'oxygène dans différentes conditions. Cette approche a également permis aux chercheurs de prendre en compte le photoblanchiment, la tendance des matériaux excités par la lumière à perdre progressivement leur capacité à émettre de la lumière. Le photoblanchiment est une limitation courante des appareils basés sur la mesure de l'intensité lumineuse.

« Nous menons actuellement des essais cliniques sur l'homme, et sommes ravis de partager nos résultats bientôt, " a déclaré Evans. " Nous construisons également plus petit, des versions plus ergonomiques et optimisées de l'appareil pouvant communiquer avec n'importe quelle montre connectée, téléphone intelligent, tablette, ou informatique, " ajouta Cascales.

Le projet innovant a été financé par le ministère de la Défense par le biais du programme de photonique médicale militaire ainsi que du programme Transforming Technologies for the Warfighter.