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un vêtement médical "semblable à la peau" pourrait détecter les problèmes de santé avant l'apparition des symptômes

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Ce dispositif expérimental s'appuie sur l'intelligence artificielle et sur des plastiques extensibles et conducteurs pour faire progresser la technologie médicale portable.

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Le marché des dispositifs médicaux portables connaît une croissance annuelle d'un peu plus de 27 % et devrait atteindre une valeur de 174 milliards de dollars d'ici 2030, selon la société d'intelligence économique Market Research Future. Compte tenu du potentiel de cette technologie, qui permet de surveiller et de diagnostiquer la santé des individus 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, sa croissance future pourrait aller bien au-delà de ces chiffres. L'Argonne National Laboratory du ministère américain de l'énergie, en collaboration avec la Pritzker School of Molecular Engineering (PME) de l'université de Chicago, contribue à concrétiser cet avenir en mettant au point un dispositif semblable à la peau, qui revient à avoir un "centre médical de haute technologie à portée de main"

Selon un communiqué de presse de l'Argonne National Laboratory, les futurs appareils électroniques portables pourraient détecter les problèmes de santé émergents avant même l'apparition de symptômes évidents. Les appareils pourraient également effectuer des analyses personnalisées des données de santé suivies tout en minimisant la nécessité de leur transmission sans fil.

La collecte et le traitement d'une telle quantité de données à très faible consommation d'énergie dans un espace minuscule nécessitent l'utilisation d'une technologie appelée informatique neuromorphique, expliquent les chercheurs. Basée sur l'intelligence artificielle (IA), cette technologie imite le fonctionnement du cerveau en s'entraînant sur des ensembles de données antérieures et en apprenant par l'expérience. Parmi ses avantages, citons la compatibilité avec les matériaux extensibles, une consommation d'énergie réduite et une vitesse plus rapide que les autres types d'IA, indique le communiqué de presse.

L'autre défi majeur auquel l'équipe a été confrontée était l'intégration de l'électronique dans un matériau extensible semblable à une peau. Les semi-conducteurs utilisés dans les appareils électroniques rigides actuels, comme les téléphones portables, sont normalement une puce de silicium solide. Quelle que soit l'avancée technologique de l'objet à porter, il est bien connu que si l'appareil est inconfortable à porter, l'adoption par les utilisateurs chute brusquement. En plus d'être conducteur, le matériau utilisé pour le semi-conducteur devait être très flexible.

La puce neuromorphique en forme de peau de l'équipe de recherche se compose d'une fine pellicule de plastique semi-conducteur combinée à des électrodes extensibles en nanofils d'or. Trois types de plastique ont été utilisés dans la construction, a expliqué le chercheur Sihong Wang à PlasticsToday : "Un type de polymère conjugué avec des propriétés semi-conductrices et conductrices d'ions, qui ont été conçues avec une extensibilité grâce à nos recherches ; un organo-hydro-gel comme électrolyte ; et un substrat élastomère en polydiméthylsiloxane (PDMS)." Même lorsque le dispositif est étiré au double de sa taille normale, il a fonctionné comme prévu sans formation de fissures.

Pour tester le concept, les chercheurs ont construit un dispositif d'IA et l'ont entraîné à distinguer les signaux d'électrocardiogramme (ECG) sains de quatre signaux différents indiquant des problèmes de santé. Après l'entraînement, le dispositif était efficace à plus de 95 % pour identifier correctement les signaux ECG.

L'exposition à un faisceau intense de rayons X a révélé comment les molécules qui composent le matériau du dispositif semblable à de la peau se réorganisent lorsqu'elles doublent de longueur. Ces résultats ont fourni des informations au niveau moléculaire permettant de mieux comprendre les propriétés du matériau, a déclaré l'Argonne National Laboratory.