Des chercheurs de l’Université technologique du Texas développent un capteur portable révolutionnaire, capable de surveiller l’activité cardiaque en temps réel grâce à une combinaison inédite de nanoparticules, d’intelligence artificielle et de principes issus de la physique quantique.
À retenir
- Un nouveau capteur magnétique, discret et non invasif, pourrait permettre une surveillance continue et prédictive de l’activité cardiaque.
- Le dispositif combine des technologies de pointe – nanoparticules, phénomènes quantiques et apprentissage automatique – pour une précision accrue.
- L’impression 3D pourrait rendre ce capteur plus abordable et accessible, notamment pour les populations rurales.
Contexte
L’essor des objets connectés, tels que les montres et bagues intelligentes, a stimulé la demande pour des dispositifs de suivi de la santé plus précis et discrets. Les méthodes traditionnelles de surveillance cardiaque, comme l’électrocardiogramme (ECG), présentent des limites en termes de complétude des informations fournies. La magnétocardiographie (MCG), plus précise, est quant à elle entravée par le coût et la taille de l’équipement nécessaire.
L’équipe de recherche, dirigée par Kai Wu, professeur adjoint au département de génie électrique et informatique, et Minxiang « Glenn » Zeng, professeur adjoint au département de génie chimique, ambitionne de combler cette lacune. Elle a reçu une subvention de plus de 580 000 $ (environ 550 000 €) de l’Institut national des sciences médicales générales pour mener à bien ce projet sur quatre ans.
Ce qui change
Ce capteur, comparable à un tatouage temporaire, se collerait sur la poitrine du patient et surveillerait en continu son activité cardiaque. Il serait capable de prédire et de distinguer plus de 10 types de battements cardiaques anormaux, ce qui serait particulièrement utile pour les patients ayant subi une intervention chirurgicale cardiovasculaire nécessitant une surveillance 24 heures sur 24.
Le fonctionnement du capteur repose sur deux phénomènes quantiques : le tunneling et le saut. Le tunneling permet à une particule de traverser une barrière énergétique qu’elle ne pourrait normalement pas franchir, tandis que le saut correspond au passage d’une particule d’un état quantique à un autre grâce à l’énergie thermique. En analysant le champ magnétique généré par le cœur, le capteur convertit ce champ en un signal de tension, permettant ainsi un enregistrement continu de l’activité cardiaque.
« Le biocapteur serait comme un tatouage temporaire qui pourrait se coller sur la poitrine d’une personne », a déclaré Wu. « Il est non invasif, portable et ne provoquera aucune sensation anormale ou inconfortable pour l’utilisateur. »
L’intelligence artificielle, et plus précisément les modèles d’apprentissage automatique, jouera un rôle crucial dans l’analyse des données collectées et la fourniture d’informations en temps réel sur l’état du cœur. Contrairement aux montres intelligentes actuelles qui se limitent à afficher la fréquence cardiaque, ce capteur, combiné à l’IA, pourrait anticiper l’apparition de rythmes cardiaques anormaux.
Prochaines étapes
L’équipe utilisera l’impression 3D pour fabriquer les capteurs, une première pour Kai Wu. Cette technique permettra non seulement de réduire les coûts de développement, mais aussi de faciliter la commercialisation et l’accessibilité du dispositif. L’objectif est de rendre cette technologie accessible aux populations rurales ou aux personnes disposant de ressources limitées, qui ont souvent un accès difficile aux soins médicaux spécialisés.
« Nous transformons certains travaux théoriques tirés des livres en applications concrètes qui peuvent bénéficier à l’ensemble de l’humanité », a déclaré Wu. « Si vous m’aviez dit il y a 10 ans que je pouvais utiliser la physique quantique au profit des êtres humains dans le domaine de la santé, j’aurais dit que c’est fou. Mais maintenant, j’essaie d’utiliser les phénomènes quantiques et l’impression 3D au profit des soins de santé. »
Chiffres clés
| Subvention | Plus de 580 000 $ (environ 550 000 €) |
|---|---|
| Types de battements cardiaques anormaux détectables | Plus de 10 |
| Durée du projet | 4 ans |
Sources
Université technologique du Texas, Collège d’ingénierie Edward E. Whitacre Jr.