Un portable qui mesure les gaz peut changer à jamais les soins de la peau

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Résumé

• Ce capteur de peau portable peut suivre la santé de la peau de manière non invasive en analysant les gaz absorbés et libérés.

• Le dispositif analyse la vapeur d'eau, le CO2, les COV, la température de la peau, la détection des infections, des blessures et des niveaux d'hydratation.

• Il permet la surveillance à distance de la santé de la peau des patients, y compris la cicatrisation des plaies, sans interaction physique.

Votre montre intelligente est capable de mesurer la fréquence cardiaque, de prendre une lecture d'électrocardiogramme et même de mesurer la pression artérielle. Ce qu'il ne peut pas faire, c'est mesurer l'état de santé de votre peau ou suivre la progression de la guérison des plaies.

Maintenant, un dispositif portable sans contact de nouvelle génération promet de faire exactement cela, puis un peu plus.

Une nouvelle race d'appareils portables

Au cours des dernières années, les appareils portables ont explosé en popularité et adopté différents facteurs de forme. Des montres intelligentes et des bandes de fitness aux anneaux intelligents, l'adoption grand public a stimulé des développements impressionnants. Cependant, les défis inhérents au capteur basé sur la lumière sous-jacent ont quelque peu ralenti le rythme de l'innovation.

Les patchs à base de peau et la technologie microfluidique, en revanche, ont montré beaucoup de promesses. Le dernier développement de ce type est gracieuseté de chercheurs de la Northwestern University, où une équipe a créé ce qu'elle prétend être le premier dispositif portable qui peut analyser les gaz absorbés et libérés par la peau humaine.

L'appareil analyse largement la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et les composés organiques volatils (COV), et peut également mesurer les niveaux de température de la peau. L'idée sous-jacente est que l'interaction de la peau avec différents types de produits chimiques crée un climat gazeux unique autour de la surface.

Le portable non invasif contient une chambre où ces gaz se déplacent et changent le climat natif dans cette chambre. Les capteurs montés à l'intérieur du dispositif portable imprimé en 3D mesurent les changements qui se produisent à l'intérieur de la chambre, permettant aux experts d'étudier la santé de la peau. Un avantage crucial de ce capteur est qu'il permet une analyse sans contact de la peau, contribuant à éviter tout risque supplémentaire aux tissus endommagés.

Cette approche sans contact est particulièrement bien adaptée aux personnes qui soignent une blessure, des nouveau-nés et des personnes âgées. De plus, il peut aider à évaluer l'état du traumatisme de la surface cutanée tels que les abrasions, les ulcères et les plaies sans avoir à interagir physiquement avec eux.

Le mécanisme de travail

Le dispositif portable décrit ci-dessus repose sur un capteur de flux épidermique (EFS) qui aide à l'analyse du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau et d'une large gamme de composés organiques volatils (COV). Ces produits chimiques offrent un aperçu fiable du bien-être du corps humain, des facteurs environnementaux qui peuvent être dangereux et du statut de guérison des blessures.

L'appareil fait pencher la balance à 11 grammes, tandis que la batterie de 130 mAh dure une journée complète sur une seule charge. C'est essentiellement le même kilométrage de la batterie que vous obtenez d'une smartwatch grand public, comme l'Apple Watch Series 10. Il y a un disque magnétique qui est utilisé pour ouvrir et fermer la chambre à bord pour la collection de vapeur. Les composants centraux comprennent une chambre gazeuse, une valve pour contrôler le flux de ces gaz et une carte de circuit imprimé qui transmet toutes les données sur un smartphone connecté sur Bluetooth.

La partie inférieure de la chambre comprend également des capteurs dédiés qui peuvent mesurer l'impédance électrique, la conductivité thermique et la température de la peau. La valve s'ouvre et se ferme rapidement pour collecter un échantillon de vapeur juste au-dessus de la surface de la peau. Les capteurs susmentionnés analysent ensuite le changement de concentration de divers matériaux gazeux. Cela offre un aperçu du type de matériaux entrant et sortant du corps à travers la peau.

Alors, comment ces produits chimiques sont-ils liés au bien-être physique global? Selon les experts, ils sont un signe d'activité bactérienne et servent également de marqueur pour la guérison. Une analyse de la situation de vapeur proche de la surface de la peau peut aider les médecins à évaluer les chances d'infection, à évaluer le processus de guérison et même à vérifier si une certaine lotion fonctionne.

Une approche plus sûre et plus polyvalente

Les capteurs de santé que vous trouvez généralement sur une bague intelligente, une bande de fitness ou une montre intelligente telle que la montre Samsung Galaxy comprennent un capteur de photopléthysmogramme (PPG) qui fonctionne aux côtés des lumières LED et des photodiodes légères (PD) pour briller à travers la surface de la peau. Le capteur étudie essentiellement le volume de sang qui coule à travers les vaisseaux et, en tant que tel, nécessite un contact stable et serré avec la surface de la peau. Cependant, des facteurs tels que la couleur de la peau, les niveaux de graisse, les tatouages ​​et l'hygiène des capteurs sont connus pour affecter la précision de ces capteurs de réflexion optique.

Dans le domaine de la microfluidique, il existe des capteurs qui peuvent analyser la composition chimique de la transpiration. La transpiration, en fait, est une source fantastique d'évaluation des niveaux d'hydratation et également d'analyser la présence de divers ions dans le corps. Mais, encore une fois, les capteurs de sueur nécessitent un contact de surface de la peau. Le capteur portable sans contact développé par les chercheurs du Nord-Ouest résout ce problème en se concentrant sur l'analyse des gaz.

«En analysant ces gaz, l'appareil offre une toute nouvelle façon d'évaluer la santé de la peau, notamment la surveillance des blessures, la détection des infections cutanées, le suivi des niveaux d'hydratation, la quantification de l'exposition à des produits chimiques environnementaux nocifs, et plus encore», explique un communiqué de l'institution. De plus, selon le document publié dans la revue Nature, le capteur peut également être utilisé pour évaluer les produits chimiques dangereux entrant dans notre corps à travers la peau à partir de l'environnement immédiat.

Un autre avantage notable du dispositif portable sans contact est qu'il permet aux professionnels de la santé de surveiller à distance la santé physiologique des patients en fonction de l'analyse gazeuse de leur peau. Ce faisant, l'appareil aborde les tracas de visiter un hôpital et de faire une analyse de la peau en utilisant des machines volumineuses et complexes.

«Le fait d'avoir un dispositif qui peut mesurer la perte d'eau transversale à distance, en continu ou comme programmé par l'enquêteur – et sans perturber un patient pendant le sommeil – est une avancée majeure», a déclaré le Dr Amy Paller, un expert en dermatologie à la Feinberg School of Medicine de l'université.

Quelques avantages inattendus

Pour les personnes traitant du diabète, la cicatrisation des plaies est un défi. En raison de la glycémie élevée, des facteurs tels que l'inflammation, les lésions nerveuses, la circulation sanguine irrégulière et un système immunitaire affaibli retardnt le processus de guérison. S'il n'est pas traité correctement, la chirurgie d'amputation est le dernier recours. Inutile de dire qu'il est crucial de garder un œil vigilant sur le statut des blessures. C'est là que l'EFS Skin Wearable entre en scène.

L'équipe a testé l'efficacité de l'appareil sur des souris blessées (à la fois en bonne santé et diabétiques) et a remarqué des changements gazeux irréguliers près du site de la plaie. En gardant un œil sur tout changement brutal de la vapeur d'eau et de l'activité de vapeur de composé organique volatile (VOC) sur la peau, les utilisateurs ou les prestataires de soins de santé peuvent évaluer l'état de la blessure. Comme le dit le document de recherche, «les utilisateurs d'EFS non supervisés peuvent évaluer le statut de cicatrisation des plaies, tels que l'intégrité des tissus, la fermeture des plaies et l'infection bactérienne.»

Le capteur unique peut également offrir un aperçu du niveau global d'hygiène de la peau. Dans le cadre des tests effectués sur les participants humains, le capteur a pu identifier différents niveaux de vapeurs de COV et la présence de dioxyde de carbone à la surface de la peau, qui correspondent à l'hygiène cutanée générale et aux troubles qui attirent les bactéries nocives. Selon les experts, le changement de concentration des molécules de COV sur la peau est également un signe fiable d'exposition aux rayons ultraviolets (UV), qui provoquent des coups de soleil.

Un concept similaire peut être appliqué pour vérifier la présence d'autres facteurs, tels que les gaz à proximité nocifs, qui pourraient affecter la peau et la santé globale, en général. En utilisant les idées glanées à partir de l'environnement de vapeur à la peau, les experts peuvent également mesurer l'efficacité des lotions et des crèmes. Par exemple, les animaux nocifs comme les moustiques sont attirés en raison de la présence de dioxyde de carbone et de composés organiques volatils sur la peau.

Les lectures d'un capteur cutané à base de gaz peuvent aider à évaluer à quel point une lotion peut passer devant la barrière cutanée, mesurer la sécurité des articles cosmétiques et vérifier l'efficacité d'autres traitements à base de peau. L'équipe de la Northwestern University se concentre désormais sur l'ajout d'un capteur de gaz plus polyvalent qui peut identifier une gamme plus large de gaz et suivre également le niveau de pH. Une fois que cela prendra forme, l'appareil sera en mesure de cibler une gamme plus large de biomarqueurs et d'offrir un aperçu encore plus complet du bien-être physiologique d'une personne.