Une surveillance constante des signes vitaux de santé est nécessaire dans une variété d’environnements cliniques tels que les unités de soins intensifs, pour les patients souffrant de problèmes de santé critiques, la surveillance de la santé dans les établissements de soins pour personnes âgées et les prisons, ou dans les situations de surveillance de la sécurité où la somnolence peut provoquer des accidents.
Ceci est maintenant principalement réalisé via des systèmes de contact filaires ou invasifs. Cependant, ceux-ci sont soit peu pratiques, soit inadaptés aux patients brûlés ou aux nourrissons dont la surface cutanée est insuffisante.
Des scientifiques de l’Université de Sydney Nano Institute et du NSW Smart Sensing Network ont maintenant développé un système de radar photonique qui permet une surveillance très précise et non invasive.
La recherche est publiée aujourd’hui dans Photonique de la nature.
À l’aide de leur système radar nouvellement développé et breveté, les chercheurs ont surveillé les crapauds de canne et ont pu détecter avec précision à distance les pauses dans les schémas respiratoires. Le système a également été utilisé sur des appareils qui simulent la respiration humaine.
Les scientifiques disent que cela démontre une preuve de principe pour l’utilisation d’un radar photonique qui pourrait permettre la surveillance des signes vitaux de plusieurs patients à partir d’une seule station centralisée.
Notre principe directeur ici est de surmonter les problèmes de confort et de confidentialité, tout en offrant une surveillance très précise des signes vitaux. »
Ben Eggleton, responsable de l’étude et professeur, pro-vice-chancelier (recherche), Université de Sydney
Un avantage de cette approche est la capacité de détecter les signes vitaux à distance, éliminant ainsi le besoin de contact physique avec les patients. Cela améliore non seulement le confort du patient, mais réduit le risque de contamination croisée, ce qui le rend précieux dans les environnements où le contrôle des infections est crucial.
« Le radar photonique utilise un système photonique basé sur la lumière – plutôt que l’électronique traditionnelle – pour générer, collecter et traiter les signaux radar. Cette approche permet une génération à très large bande de signaux de radiofréquence (RF), offrant un suivi multiple très précis et simultané. de sujets », a déclaré l’auteur principal Ziqian Zhang, étudiant au doctorat à l’École de physique.
« Notre système a combiné cette approche avec LiDAR – détection et télémétrie de la lumière. Cette approche hybride a fourni un système de détection des signes vitaux avec une résolution allant jusqu’à six millimètres avec une précision de l’ordre du micromètre. Cela convient aux environnements cliniques. »
Les approches alternatives à la surveillance sans contact reposent généralement sur des capteurs optiques, utilisant des caméras à longueur d’onde infrarouge et visible.
« Les systèmes basés sur des caméras ont deux problèmes. L’un est une sensibilité élevée aux variations des conditions d’éclairage et de la couleur de la peau. L’autre concerne la confidentialité des patients, avec des images haute résolution des patients enregistrées et stockées dans une infrastructure informatique en nuage », a déclaré le professeur Eggleton qui est également co-directeur du NSW Smart Sensing Network.
La technologie de détection par radiofréquence (RF) peut surveiller à distance les signes vitaux sans avoir besoin d’enregistrement visuel, offrant une protection intégrée de la vie privée. L’analyse des signaux, y compris l’identification des signatures de santé, peut être effectuée sans qu’il soit nécessaire de stocker les informations dans le cloud.
Le co-auteur, le Dr Yang Liu, ancien doctorant dans l’équipe du professeur Eggleton, désormais basée à l’EPFL en Suisse, a déclaré : « Une véritable innovation dans notre approche est la complémentarité : notre système démontré a la capacité d’activer simultanément la détection radar et LiDAR. a une redondance intégrée ; si l’un des systèmes rencontre une panne, l’autre continue de fonctionner. »
Les systèmes radar RF conventionnels, qui reposent entièrement sur l’électronique, ont une bande passante RF étroite et ont donc une résolution de plage inférieure. Cela signifie qu’ils ne peuvent pas séparer des cibles proches ou les distinguer dans un environnement encombré.
S’appuyer uniquement sur LiDAR, qui utilise des longueurs d’onde lumineuses beaucoup plus courtes, offre une portée et une résolution améliorées, mais a des capacités de pénétration limitées à travers des objets tels que des vêtements.
« Notre système proposé maximise l’utilité des deux approches en intégrant les technologies photonique et radiofréquence », a déclaré M. Zhang.
Travaillant avec des collaborateurs et des partenaires du NSW Smart Sensing Network, les chercheurs espèrent que cette recherche fournira une plate-forme pour développer un système de surveillance des signes vitaux rentable, à haute résolution et à réponse rapide avec une application dans les hôpitaux et les services correctifs.
« Une prochaine étape consiste à miniaturiser le système et à l’intégrer dans des puces photoniques qui pourraient être utilisées dans des appareils portables », a déclaré M. Zhang.
