De l’équipe qui a inventé le pyjama à capteurs physiologiques à l’université du Massachusetts Amherst, voici un nouveau masque oculaire léger qui peut discrètement capter le pouls, les mouvements des yeux et les signaux du sommeil, par exemple, lorsqu’il est porté dans un environnement quotidien.
Les auteurs principaux qui écrivent dans la revue Matter, sont Trisha L. Andrew, chimiste spécialiste des matériaux et directrice du Wearable Electronics Lab, ainsi que Deepak Ganesan, informaticien au CICS (College of Information and Computer Sciences), entre autres. Ils soulignent que « le fait de pouvoir suivre le pouls et le mouvement des yeux dans un seul appareil portable permettra de réaliser une multitude d’études sur le sommeil et d’études psychosociales, en plus d’améliorer la précision et la facilité d’utilisation des casques de jeu et de réalité virtuelle ». Le premier auteur, S. Zohreh Homayounfar, présentera les résultats cette semaine lors de la réunion d’automne en ligne de l’American Chemical Society.
L’enregistrement des signaux de santé et de comportement sur ou près du visage est un défi, note Trisha Andrew, « car la plupart des gens sont vraiment sensibles et réactifs aux objets placés sur leur visage ou leur tête ». Deepak Ganesan ajoute que « jusqu’à présent, l’intégration de nombreux éléments de détection différents dans un seul vêtement semblait pesante, surtout lorsqu’il s’agit de petits masques oculaires ».
Ils disent que leur masque léger et adaptable pour les yeux, baptisé « Chesma », est équipé de deux types d’électrodes en tissu qui peuvent être simplement cousues sur une variété de vêtements préfabriqués et encore miniaturisés, si désiré. Cette capacité leur permet d’intégrer des électrodes dans un masque en mousse léger pour l’enregistrement de l’électro-oculographie et des signaux cardiaques. Leur conception permet de positionner automatiquement les électrodes sur le visage sans qu’il soit nécessaire de les ajuster.
Comme l’explique une vidéo créée par le doctorant et premier auteur, S. Zohreh Homayounfar, le masque contient cinq électrodes en hydrogel à base de fil d’argent (Ag) – les tAgTrodes dupliquées – nécessaires pour traduire les signaux biologiques à base d’ions en courant électrique, entre autres objectifs. Les chercheurs ont profité d’un processus de dépôt en phase vapeur pour créer les électrodes, y compris ce qu’ils appellent un composant d’hydrogel réutilisable et lavable, le premier du genre, qui distingue la tAgTrode des autres équivalents.
Le masque contient également un capteur de pression en tissu (PressION) positionné au-dessus d’une artère pour surveiller le pouls en tant que proxy de la fonction cardiaque, le tout relié à deux microcontrôleurs avec des fils d’argent hydrofuges comme connecteurs. Un autre auteur, le doctorant Ali Kiaghadi, explique que « les données des électrodes et des capteurs doivent être communiquées une fois acquises. Notre conception transmet les données brutes au nuage pour le traitement et la visualisation des données, de sorte que nous pouvons réduire la quantité d’instruments que nous devons inclure dans le masque lui-même ».
L’équipe a testé le nouveau masque oculaire sur des sujets pendant qu’ils mâchouillaient, parlaient, et pendant divers mouvements de la tête et des yeux. Ils ont également utilisé le même appareil pendant plus d’un an et après 15 lavages, ils n’ont constaté aucune dégradation des performances. M. Homayounfar note que le tAgTrode « surmonte tous les inconvénients des électrodes humides commerciales tels que les problèmes esthétiques, l’inconfort et la stabilité au lavage, tout en maintenant un rapport signal/bruit élevé et constant lors d’applications répétées et à long terme ».
Andrew espère que la « bimodalité unique » de Chesma – la combinaison du réseau d’électrodes avec le capteur de pression – permettra de réaliser de nombreuses nouvelles études de pointe qui n’étaient pas possibles jusqu’à présent, pour étudier la qualité du sommeil, les troubles du sommeil, la santé mentale, les maladies neurodégénératives et la schizophrénie, par exemple.
Ces travaux ont été soutenus par la National Science Foundation et la Fondation David et Lucile Packard. Il a été aidé par l’affiliation de Ganesan et Andrew au Center for Personalized Health Monitoring de l’Institute of Applied Life Sciences de l’UMass Amherst, où la recherche en sciences de la vie est traduite en produits destinés à améliorer la santé humaine.
https://www.cics.umass.edu/news/ganesan-umass-amherst-scientists-invent-new-sensing-eye-mask
https://scx2.b-cdn.net/gfx/video/2020/umassamherst.mp4
