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Capteur d'oxygène sans fil inspiré par le bébé malade du chercheur

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Il y a une expression selon laquelle la nécessité est la mère de l'invention, et pour Ulkuhan Guler, professeur adjoint de génie électrique et informatique et directeur du laboratoire de circuits et systèmes intégrés du WPI (Worcester Polytechnic Institute), la nécessité était le bien-être de son fils, il y a plus de dix ans.

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Inspirée par l'expérience de son fils nouveau-né malade étendu dans une unité de soins intensifs néonatals à Istanbul, Guler s'est associée à plusieurs chercheurs pour créer un capteur d'oxygène sans fil miniaturisé qui permettrait aux nourrissons de quitter l'hôpital et d'être surveillés en toute sécurité depuis leur domicile.

Le capteur portable miniature, de la taille d'un pansement, mesure les gaz sanguins diffusés à travers la peau et rapporte les données sans fil. En utilisant ce dispositif miniaturisé flexible, les bébés peuvent être détachés des moniteurs médicaux, ce qui permet aux infirmières, aux médecins et aux parents de les examiner et de les tenir plus facilement et en toute sécurité. En l'absence de ces appareils médicaux, un nourrisson pourrait être ramené à la maison, les médecins recevant des données sur sa fonction respiratoire et des alertes en cas d'aggravation de l'affection.

Guler, qui n'a eu qu'un contact personnel limité avec son fils quand il est né, comprend l'importance que peut avoir le capteur.

"Les séjours prolongés à l'hôpital coûtent cher et peuvent être pénibles pour les familles ", a déclaré M. Guler dans un article publié sur le site Web du WPI. "Et des études ont montré que la santé des bébés s'améliore lorsqu'ils sont avec leur famille. Notre but avec cet appareil mobile et abordable est de donner aux médecins plus de flexibilité dans le suivi de leurs patients à l'hôpital et à domicile."

Généralement, la mesure transcutanée des niveaux de molécules d'oxygène implique l'utilisation d'un système avec un moniteur de 5 lb branché dans une prise électrique et des capteurs qui sont généralement branchés sur le moniteur. L'appareil de santé de Guler utilisera le transfert d'énergie sans fil. Il sera également connecté à Internet sans fil, de sorte qu'une alarme sur un moniteur dans le bureau d'un médecin ou une application smartphone avertirait le personnel médical et les membres de la famille si le niveau d'oxygène du bébé commence à baisser.

L'appareil est conçu pour mesurer la PO2, ou la pression partielle d'oxygène, qui indique la quantité d'oxygène dissoute dans le sang - un indicateur plus précis de la santé respiratoire qu'une simple mesure de la saturation en oxygène, qui peut être facilement prise avec un appareil d'oxymétrie de pouls fixé doucement sur un doigt. La mesure du niveau de PO2 à l'aide d'un appareil non invasif fixé sur la peau est aussi précise qu'un test sanguin.

Selon les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis, le moniteur d'oxygène portatif pour bébés serait également utile pour les adultes, en particulier les personnes souffrant d'asthme grave et les personnes âgées atteintes de MPOC, ou maladie pulmonaire obstructive chronique, une maladie pulmonaire incurable et progressive, et la troisième cause de décès en importance dans ce pays. Guler modifiera le portable pour adultes, et créera une application pour smartphone, dans une autre phase de sa recherche.

Guler collabore avec Pratap Rao, professeur agrégé de génie mécanique au WPI, et Lawrence Rhein, MD, directeur du département de pédiatrie et professeur agrégé à la faculté de médecine de l'Université du Massachusetts. Ian Costanzo et Devdip Sen, tous deux étudiants diplômés en génie électrique et informatique à WPI, travaillent également avec Guler pour créer une puce qui servira éventuellement de cœur pour le dispositif portable.

"Le concept de la technologie est que si nous disposons de données plus accessibles pour une personne de tout âge, nous serons en mesure de mieux prendre soin de ces patients ", a déclaré M. Rhein, qui a servi de conseiller à M. Guler. "L'idée d'une collecte de données non invasive, non reliée et accessible ouvre un tout nouveau monde de soins."

La puce, conçue pour fonctionner à l'intérieur du moniteur d'oxygène portable, active les capteurs optiques, capture les signaux analogiques du capteur, gère la gestion de l'alimentation et contient les circuits nécessaires. Guler et l'équipe ont conçu sur mesure les circuits individuels, tels que les circuits de capture de signaux et les circuits de commande pour les circuits de lecture optiques. Dans la prochaine phase du projet de recherche, ils prévoient équiper la puce d'un plus grand nombre de circuits pour numériser les signaux analogiques, transmettre les données capturées et numérisées et créer de l'énergie à partir d'une liaison sans fil.