Oxymètre de perfusion, un nouveau capteur ressemblant à la peau peut cartographier les niveaux d'oxygène dans le sang

Un nouveau capteur flexible peut trouver les niveaux d'oxygène dans le sang pour surveiller les plaies en voie de guérison et davantage de paramètres en temps réel. L'appareil a été développé par des ingénieurs de l'Université de Californie à Berkeley.

«Quand tu entends le mot oxymètre, le nom des capteurs d’oxygène du sang, des capteurs à doigts rigides et encombrants vous viennent à l’esprit », a déclaré Yasser Khan, étudiant diplômé en génie électrique et en informatique à l’Université de Berkeley. "Nous voulions rompre avec cela et montrer que les oxymètres peuvent être légers, minces et flexibles."

Le capteur, décrit cette semaine dans le journal Actes de l'Académie nationale des sciences, est composé d’électronique organique imprimée sur du plastique flexible qui épouse la forme du corps. Contrairement aux oxymètres au bout des doigts, il peut détecter les niveaux d'oxygène sanguin en neuf points de la grille et peut être placé n'importe où sur la peau. Il pourrait éventuellement être utilisé pour cartographier l'oxygénation des greffes de peau ou pour regarder à travers la peau afin de surveiller les niveaux d'oxygène dans les organes greffés, indiquent les chercheurs.

«Toutes les applications médicales utilisant la surveillance de l'oxygène pourraient tirer parti d'un capteur portable», a déclaré Ana Claudia Arias, professeure en génie électrique et en informatique à UC Berkeley. «Les patients atteints de diabète, de maladies respiratoires et même d'apnées du sommeil pourraient utiliser un capteur qui pourrait être porté n'importe où pour surveiller les niveaux d'oxygène dans le sang 24 / 7.»

Les oxymètres existants utilisent des diodes électroluminescentes (DEL) pour faire briller la lumière rouge et proche infrarouge à travers la peau, puis détecter la quantité de lumière diffusée de l'autre côté. Le sang rouge riche en oxygène absorbe plus de lumière infrarouge, tandis que le sang plus sombre et pauvre en oxygène absorbe plus de lumière rouge. En examinant le ratio de lumière transmise, les capteurs peuvent déterminer la quantité d'oxygène dans le sang.

Ces oxymètres ne fonctionnent que sur les zones du corps partiellement transparentes, comme le bout des doigts ou les lobes des oreilles, et ne peuvent mesurer le taux d'oxygène sanguin qu'en un seul point du corps.

«Des zones épaisses du corps, telles que le front, les bras et les jambes, laissent à peine passer la lumière visible ou proche de l'infrarouge, ce qui rend la mesure de l'oxygénation à ces endroits vraiment difficile», a déclaré Khan.

Dans 2014, Arias et une équipe d'étudiants diplômés ont montré que les LED organiques imprimées peuvent être utilisées pour créer des oxymètres minces et flexibles pour le bout des doigts ou les lobes d'oreille. Depuis lors, ils ont poussé leurs travaux plus loin, en développant un moyen de mesurer l'oxygénation des tissus en utilisant la lumière réfléchie plutôt que la lumière transmise. La combinaison de ces deux technologies leur permet de créer le nouveau capteur portable capable de détecter les niveaux d'oxygène dans le sang n'importe où sur le corps.

Le nouveau capteur est constitué d’un ensemble de DEL organiques alternant rouge et proche infrarouge et de photodiodes organiques imprimées sur un matériau flexible. L’équipe a utilisé le capteur pour suivre le niveau global d’oxygène dans le sang du front d’un volontaire qui respirait de l’air avec des concentrations progressivement plus faibles en oxygène - comme lors d’une montée en altitude - et a constaté qu’il correspondait à ceux qui utilisaient un oxymètre standard. Ils ont également utilisé le capteur pour cartographier les niveaux d'oxygène dans le sang dans une grille de trois sur trois sur l'avant-bras d'un volontaire portant un brassard.

"Après la transplantation, les chirurgiens veulent mesurer que toutes les parties d'un organe reçoivent de l'oxygène", a déclaré Khan. «Si vous avez un capteur, vous devez le déplacer pour mesurer l'oxygénation à différents endroits. Avec un tableau, vous pouvez savoir tout de suite s'il y a un point qui ne guérit pas correctement. ”