Un nouveau système de communication portable offre le potentiel de réduire la fracture numérique en matière de santé

Les appareils portables qui utilisent des capteurs pour surveiller les signaux biologiques peuvent jouer un rôle important dans les soins de santé. Ces appareils fournissent des informations précieuses qui permettent aux prestataires de prédire, de diagnostiquer et de traiter diverses affections tout en améliorant l'accès aux soins et en réduisant les coûts.

Cependant, les appareils portables nécessitent actuellement des infrastructures importantes, telles que des satellites ou des réseaux d'antennes utilisant des signaux cellulaires, pour transmettre des données, ce qui rend bon nombre de ces appareils inaccessibles aux communautés rurales et sous-financées.

Un groupe de chercheurs de l’Université de l’Arizona a décidé de changer cela avec un système de surveillance portable capable d’envoyer des données de santé jusqu’à 24 km – bien plus loin que les systèmes Wi-Fi ou Bluetooth – sans aucune infrastructure significative. Leur appareil, espèrent-ils, contribuera à rendre l’accès à la santé numérique plus équitable.

Les chercheurs présentent de nouveaux concepts d'ingénierie qui rendent leur système possible dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences.

Philipp Gutruf, professeur adjoint de génie biomédical et professeur Craig M. Berge au College of Engineering, a dirigé l'étude au laboratoire Gutruf. Les co-auteurs principaux sont Tucker Stuart, ancien élève du doctorat en génie biomédical de l'UArizona, et Max Farley, un étudiant de premier cycle étudiant le génie biomédical.

Conçu pour la facilité, la fonctionnalité et l'avenir

La pandémie de COVID-19 et la pression qu’elle a exercée sur le système de santé mondial ont attiré l’attention sur la nécessité d’une surveillance à distance précise, rapide et robuste des patients, a déclaré Gutruf. Les appareils portables non invasifs utilisent actuellement Internet pour connecter les cliniciens aux données des patients à des fins d'agrégation et d'investigation.

“Ces protocoles de communication basés sur Internet sont efficaces et bien développés, mais ils nécessitent une couverture cellulaire ou une connectivité Internet et des sources d'alimentation principales”, a déclaré Gutruf, qui est également membre de l'Institut UArizona BIO5. “Ces exigences laissent souvent les individus dans des environnements éloignés ou aux ressources limitées mal desservis.”

En revanche, le système développé par Gutruf Lab utilise un réseau étendu à faible consommation, ou LPWAN, qui offre une distance 2 400 fois supérieure à celle du Wi-Fi et 533 fois supérieure à celle du Bluetooth. Le nouveau système utilise LoRa, un type breveté de technologie LPWAN.

“Le choix de LoRa a permis de remédier aux limitations antérieures associées aux contraintes de puissance et électromagnétiques”, a déclaré Stuart.

Parallèlement à la mise en œuvre de ce protocole, le laboratoire a développé des circuits et une antenne qui, dans les appareils compatibles LoRa habituels, est un grand boîtier qui s'intègre parfaitement dans le portable souple. Ces caractéristiques électromagnétiques, électroniques et mécaniques lui permettent d'envoyer des données au récepteur sur une longue distance.

Pour rendre l'appareil quasiment imperceptible pour celui qui le porte, le laboratoire permet également de recharger ses batteries sur deux mètres de distance. L'électronique logicielle et la capacité de l'appareil à récupérer de l'énergie sont les clés de la performance de ce système de surveillance unique en son genre, a déclaré Gutruf.

Le Gutruf Lab appelle le maillage doux portable biosymbiotique, ce qui signifie qu'il est imprimé en 3D sur mesure pour s'adapter à l'utilisateur et qu'il est si discret qu'il commence presque à ressembler à une partie de son corps. L'appareil, porté sur l'avant-bras inférieur, reste en place même pendant l'exercice, garantissant ainsi une collecte de données de haute qualité, a déclaré Gutruf. L'utilisateur porte l'appareil à tout moment et il se recharge sans retrait ni effort.

“Notre appareil permet un fonctionnement continu pendant des semaines grâce à sa fonction de transfert d'énergie sans fil pour une recharge sans interaction, le tout réalisé dans un petit boîtier qui inclut même le calcul intégré des mesures de santé”, a déclaré Farley.

Gutruf, Farley et Stuart prévoient d'améliorer et d'étendre encore les distances de communication avec la mise en œuvre de passerelles de réseau sans fil LoRa qui pourraient desservir des centaines de kilomètres carrés et des centaines d'utilisateurs d'appareils, en utilisant seulement un petit nombre de points de connexion.

L'appareil portable et son système de communication ont le potentiel de faciliter la surveillance à distance dans les communautés rurales mal desservies, d'assurer un enregistrement haute fidélité dans les zones de guerre et de surveiller la santé dans les villes animées, a déclaré Gutruf, dont l'objectif à long terme est de rendre la technologie accessible à tous. les communautés qui en ont le plus besoin.

“Cet effort n'est pas seulement un effort scientifique”, a-t-il déclaré. “C'est une étape vers une médecine numérique plus accessible, quelles que soient les contraintes géographiques et de ressources.”