Les scientifiques développent de minuscules capteurs pour surveiller la santé à l’intérieur du corps. Conçues pour fonctionner sans fil, des puces plus petites qu’un « grain de sel » seront implantées dans le corps ou intégrées dans des appareils portables

Les scientifiques développent de minuscules capteurs pour surveiller la santé à l’intérieur du corps

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Conçues pour fonctionner sans fil, des puces plus petites qu’un « grain de sel » seront implantées dans le corps ou intégrées dans des appareils portables


Un groupe d'ingénieurs de Université Brown a récemment dévoilé ses recherches pionnières sur le développement de de minuscules capteurs pour surveiller la santé. Cette réalisation remarquable représente une avancée significative dans la miniaturisation de la technologie, promettant de révolutionner la communication sans fil. De cette innovation naît une nouvelle approche des réseaux de communication, capables de transmettre, de recevoir et de décoder des données provenant d’innombrables puces minuscules.

Avec l’introduction des microcapteurs pour le corps, un horizon prometteur se dessine pour les progrès de la technologie des capteurs sans fil. Cette évolution permettra, à l'avenir, l'utilisation de vastes réseaux d'implants discrets dans des dispositifs microbiens implantables et des dispositifs portables, redéfinissant les limites de la surveillance et de l'interaction avec l'environnement. Découvrez comment fonctionne cette découverte technologique.

Comment fonctionnent les capteurs ?

Les scientifiques développent de minuscules capteurs pour surveiller la santé à l’intérieur du corps. Conçues pour fonctionner sans fil, des puces plus petites qu’un « grain de sel » seront implantées dans le corps ou intégrées dans des appareils portables
De minuscules capteurs destinés à surveiller la santé représentent une avancée majeure pour la science. Image : Nick Dentamaro / Université Brown

Les microcapteurs destinés aux soins de santé sont méticuleusement conçus pour permettre à des puces d'être implantées dans le corps ou intégrées dans des appareils portables, chacune imitant la communication complexe entre les neurones du cerveau. Cette approche innovante vise à améliorer l’interaction entre la technologie et l’organisme humain, offrant une nouvelle dimension de surveillance et de contrôle.

Selon l'étude réalisée par des ingénieurs de l'Université Brown, le potentiel révolutionnaire des biocapteurs portables se démarque. Ils sont conçus pour fournir des informations physiologiques continues et en temps réel à l'aide de mesures non invasives de marqueurs biochimiques présents dans les biofluides tels que les larmes, la salive et la sueur.

Pour garantir un fonctionnement continu et ininterrompu, les capteurs sont conçus pour être économes en énergie. Ils peuvent fonctionner sans avoir besoin d’être constamment connectés à une source d’alimentation ou à une batterie, grâce à des émetteurs-récepteurs externes qui alimentent sans fil les capteurs tout en transmettant simultanément leurs précieuses données.

Comment ils sont implantés dans le corps et similitude avec le cerveau

Les micro-capteurs corporels utilisent une connexion sans fil
Les micro-capteurs corporels utilisent une connexion sans fil. Image : Université Brown

Les minuscules capteurs destinés à surveiller la santé sont conçus pour s’intégrer parfaitement aux appareils portables ou implantés directement dans le corps humain. Ces puces, fabriquées en silicium et aux dimensions submillimétriques, ont été conçues pour imiter le processus complexe de communication entre les neurones du cerveau, en utilisant des pics d'activité électrique.

Grâce à cette approche innovante, l’implantation de capteurs dans le corps transmet sans fil des données en temps réel à l’aide d’ondes radio, ce qui optimise non seulement la consommation d’énergie, mais maximise également la bande passante disponible.

Jihum Lee, chercheur postdoctoral de l'Université Brown, souligne que le cerveau humain fonctionne de manière clairsemée, ce qui signifie que tous les neurones ne fonctionnent pas simultanément. Pour garantir l’efficacité, ces puces compressent les données et adoptent un modèle de tir clairsemé, imitant ainsi l’efficacité du cerveau humain.

Nous imitons ici cette structure dans notre approche des télécommunications sans fil. Les capteurs n'enverraient pas de données tout le temps, ils n'enverraient que les données pertinentes selon les besoins, par courtes rafales de pointes électriques, et seraient capables de le faire indépendamment des autres capteurs et sans coordination avec un récepteur central. En faisant cela, nous pourrions économiser beaucoup d’énergie et éviter d’inonder notre centre de réception central de données moins importantes.

Jihun Lee, boursier postdoctoral à l'Université Brown.

Avancées par rapport aux appareils précédents

Les capteurs sont de plus en plus présents dans notre quotidien.
Les capteurs sont de plus en plus présents dans notre quotidien. Image : Reproduction.

Professeur à la Brown School of Engineering et auteur principal de l'étude, Arto Numikko, parle de l'omniprésence des capteurs dans notre monde contemporain. Que ce soit dans les voitures, sur les lieux de travail ou à la maison, leur présence est de plus en plus perceptible. Cependant, c’est dans le corps humain lui-même que la demande pour ces capteurs est la plus urgente et la plus difficile.

Dans ce contexte, le professeur souligne que le présent travail représente une avancée significative par rapport aux recherches antérieures menées dans son laboratoire universitaire. La nouvelle approche introduit un système d'interface neuronale qui fonctionne via un réseau de coordination de petits capteurs sans fil, capables d'enregistrer et de stimuler l'activité cérébrale de manière efficace et non invasive. Cette innovation promet d’ouvrir de nouveaux horizons dans le domaine des neurosciences et de la médecine, en proposant des outils plus sophistiqués et accessibles.

Des avancées pour l’avenir des soins de santé

Les micro-capteurs de santé peuvent apporter de grandes avancées pour l’avenir des soins de santé.
Les micro-capteurs de santé peuvent apporter de grandes avancées pour l’avenir des soins de santé. Image : Pexels/Edward Jenner

Les micro-capteurs de santé marquent une évolution significative dans la technologie des capteurs sans fil, promettant un large éventail d’avantages pour la santé à l’avenir. Les chercheurs affirment que ces travaux représentent une étape importante dans le développement de capteurs sans fil à grande échelle.

En outre, on pense que ces capteurs auront un impact profond sur la manière dont les scientifiques collectent et interprètent les données provenant de petits appareils en silicium, ouvrant ainsi la voie à des progrès dans la surveillance et le traitement de diverses conditions médicales.

Si nous continuons à utiliser les méthodes conventionnelles, nous ne serons pas en mesure de collecter les données à haut niveau de canal dont ces applications auront besoin dans ces types de systèmes de nouvelle génération.

Jihun Lee, boursier postdoctoral à l'Université Brown

Voir aussi:

Fontes: Brown, Ingénierie intéressante, The Scientist

Revu par Glaucon Vital le 4/4/24.

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