Un meilleur suivi de la santé grâce à la fabrication additive

Les sportifs amateurs aiment s’amuser à suivre leurs performances et à optimiser leurs résultats à l’aide d’accessoires et de technologies portables (en anglais wearables) à l’aspect élégant. Même si cette approche peut contribuer à la réalisation de leurs objectifs sportifs, ces appareils ne sont qu’un « nice-to-have » dans le domaine amateur et non une nécessité. Il en va tout autrement pour les sportifs professionnels, dont le métier consiste à améliorer constamment leurs performances et à fournir les meilleurs résultats. Dans le domaine de la santé également, ces dispositifs sont essentiels pour détecter les maladies et garder un œil sur les données physiologiques. Jusqu’à présent, ces données étaient collectées à l’aide de capteurs autocollants qui devaient être remplacés régulièrement. Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Arizona a toutefois présenté une alternative : un wearable imprimé en 3D – plus durable et plus précis.

Les appareils traditionnels ne laissent que peu de place à la personnalisation des moniteurs. Il s’agit le plus souvent de modèles standard qui sont collés sur la peau, où un capteur enregistre les données. Comme la peau est sans cesse renouvelée et est sujette à des décollements, les adhésifs perdent leur efficacité et les capteurs peuvent se boucher. C’est pourquoi de tels wearables doivent également être remplacés par de nouveaux après quelques jours. Afin de proposer une solution à ce problème, l’équipe de l’Université de l’Arizona a travaillé sur une solution alternative. Philipp Gutruf, professeur associé de biomédecine, résume les circonstances : « La surveillance de la santé portable repose traditionnellement sur des capteurs placés directement sur la peau, mais la peau elle-même se renouvelle constamment. (…) Cela limite la période pendant laquelle des données fiables peuvent être collectées. Avec notre capteur qui suit les émissions gazeuses de la peau, nous surmontons complètement cette limite ».

Crédits photo : University of Arizona

Le dispositif développé au laboratoire est placé sur l’avant-bras et ressemble à un brassard pouvant être porté en permanence. Il fournit ainsi des données en temps réel et en continu. Celles-ci peuvent être consultées via un smartphone ou un ordinateur connecté par Bluetooth. Alors que les capteurs habituels ne permettent que des instantanés, les données des wearables imprimés en 3D permettent d’avoir une vue d’ensemble sur une plus longue période. « Notre conception est stable même en cas de mouvements quotidiens et de changements environnementaux, explique David Clausen, doctorant au laboratoire Gutruf et auteur principal de l’étude. Nous pouvons enregistrer des données en continu pendant de nombreux jours sans avoir à les recharger. En même temps, nous recueillons des données physiologiques complètes qui ne sont normalement pas possibles dans un format portable ou qui nécessitent une transpiration visible. »

L’impression 3D pour des accessoires durables et des données fiables

Pour concevoir cet accessoire fiable, les chercheurs ont eu recours à la fabrication additive. Le boîtier du capteur a été fabriqué par stéréolithographie grâce à l’imprimante 3D Phrozen Sonic Mega 8 K ; la structure maillée biosymbiotique (la structure de support flexible) a été fabriquée par FDM sur une Creality CR-10S modifiée. L’électronique a été intégrée directement dans cette structure en maille.

Les chercheurs ont testé le dispositif imprimé en 3D dans de nombreux cadres : haltérophilie, cyclisme en salle, tennis, course à pied, mais aussi pendant le sommeil et la consommation d’aliments épicés. Pour les scientifiques, il est clair que cette nouvelle solution présente de nombreux avantages pour les sciences du sport et la santé publique. D’une part, les sportifs peuvent surveiller leur hydratation pendant l’entraînement, tandis que d’autre part, les données peuvent donner des indications sur l’état de santé mentale et les maladies chroniques. Cela pourrait contribuer à la détection précoce de maladies et à une meilleure prévention.

Les wearables ont été testés sous de nombreuses contraintes différentes. (crédits photo : Pixabay)

Les scientifiques veulent maintenant élargir la palette des biomarqueurs détectables et intégrer davantage de possibilités d’analyse améliorée. Cela contribuera à obtenir des conclusions plus précises sur le profil de santé respectif et à suivre des périodes encore plus longues. Les résultats de l’étude ont été publiés dans Nature Communications. Vous pouvez lire l’étude complète ICI.

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*Crédits photo de couverture : Gutruf Lab / University of Arizona