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La médecine sans fil
La "wearable tech" (II) La "wearable technology" concerne tous les accessoires et vêtements équipés de technologies électronique et informatique. Cela concerne les vêtements connectés et des accessoires comme les smartwatches, les bracelets d'entraînement sportif ou de bien-être, les lunettes à réalité augmentée et autres raquettes de tennis connectées par liaison sans fil. Dans les secteurs du sport et du bien-être, il existe des capteurs physiologiques mesurant la quantité d'énergie (les calories) brûlée ou accumulée par l'organisme, surveillant les entraînements sportifs ou l'alimentation. D'autres modèles vous aident à gérer votre alimentation et vos régimes. Mais ils exigent généralement un encodage manuel et ne présentent pas beaucoup d'intelligence. Depuis 2006, Apple en collaboration avec Nike propose une solution Nike+Run basée sur un capteur placé dans la chaussure et générant un ECG qui est également disponible sous iOS et Windows. Aujourd'hui, grâce à des capteurs sans fil placés sur le corps, chacun peut gérer sa consommation d'énergie, son rythme cardiaque voire bien d'autres paramètres grâce à un coach virtuel, un programme d'entraînement sportif et des gadgets connectés comme les smartwatches "Versa" de Fitbit, "Forerunner" de Garmin, "Health Watch" de Philips, "Checklight" de Reebok ou le "Gear S2" de Samsung parmi d'autres produits. La plupart des produits à caractère sportif disposent d'un accéléromètre pour calculer les distances et d'un podomètre pour mesurer le nombre de pas, et certains disposent d'une puce GPS bien que la plupart des accessoires se synchronisent par Bluetooth avec un smartphone disposant d'une puce GPS. En effet, l'une des contraintes de ces accessoires connectés dont les smartwatches est qu'ils doivent être reliés à un smartphone (ou une tablette). Ils ne fonctionnent donc pas sans smartphone à proximité ni avec un GSM classique d'une ancienne génération. Si la plupart se connectent par Bluetooth y compris pour l'oreillette optionnelle, certains fonctionnent encore en mode 3G ce qui les rendra inopérationnels en dehors des zones couvertes par le réseau cellulaire. Si quelques anciens modèles sont munis d'une pile, la plupart se rechargent en quelques heures via un port USB ou microUSB. De retour à domicile, le port USB du smartwatch assure également la synchronisation avec l'ordinateur que soit sous iOS, Windows ou Android. Quelques smartwatches exigent toutefois une connexion par Wi-Fi.
Les smartwatches les plus complets de dernière génération sont de véritables ordinateurs miniaturisés (qu'on dénomme encore parfois PDA). Ils disposent d'un écran tactile, d'un podomètre, d'un moniteur cardiaque, d'une montre dont l'affichage est customisable, d'un GSM, d'une puce GPS, d'un APN, d'une radio web, d'une calculette, d'un calendrier, d'un gestionnaire d'alarmes et sont même capables de recevoir des notifications par Internet (e-mail, etc), y compris la météo. Et tout cela tient dans le volume d'une grosse montre-bracelet ! Bien entendu ces modèles "high-tech" sont proposés à un prix 5 à 10 fois supérieur aux modèles d'entrée de gamme qu'on trouve déjà entre 10 et 20 € auprès de marques asiatiques inconnues mais qui ne supportent qu'une poignée de fonctions et sont parfois peu fiables. Beaucoup de smartwatches y compris d'Apple, Garmin et TomTom sont aujourd'hui compatibles avec les logiciels développés par Strava qui permettent d'analyser les données biométriques et de présenter les parcours de fitness sur des cartes de Google Maps, y compris sur les systèmes mobiles supportant Windows 10 (cf. les revues de produits sur le site Windows Central). Mais ce n'est pas garanti pour tous les modèles de toutes les marques. Comme le rappelle le webzine "Wareable", depuis 2015 les développeurs de Strava et Fitbit travaillent ensemble pour améliorer la précision des relevés des parcours. En effet, avant cet accord, les relevés ou waypoints GPS des smartwatches Surge de Fitbit reportés dans l'application de Fitbit souffraient d'une imprécision sur site supérieure à 100 m ou de 26 secondes d'écart comparés au parcours tracé par le logiciel de Strava (cf. ce comparatif) ! Pourquoi ? Car les algorithmes utilisés par les deux développeurs n'étaient pas compatibles. Depuis, Fitbit a résolu le problème grâce à une mise à jour du firmware de ses smartwatches. Moralité : si vous souhaitez utiliser les logiciels de Strava, avant d'acheter une smartwatch, vérifiez si le modèle est bien compatible. En cas de doute, contactez l'équipe support de Strava ou consulter leur site web, rubrique "Record & Sync" qui explique la manière de télécharger les données depuis différents modèles de smartwatches. Nous devons toutefois nuancer les performances de ces accessoires. En effet, selon qu'on utilise la puce GPS du smartwatch, d'un bracelet connecté ou du smartphone, le calcul du parcours établit à partir des données GPS sera généralement plus précis sur le smartphone mais sans mesure établie avec des instruments fiables (chronomètre, odomètre, etc), il est impossible de savoir quel accessoire connecté donne la mesure exacte, ce qui est asserz frustrant ! De même, comme le montre le tableau comparatif ci-dessous, la manière dont le temps, le nombre de pas, les calories ou les pulsations cardiaques sont calculés varie d'un accessoire à l'autre (et même de l'endroit du corps où on le place), sans parler du fait que le système ne tient pas compte de l'intensité de l'exercice mais uniquement des mouvements (les accélérations) du capteur. Ainsi, le bracelet d'activité "Vivofit" de Garmin par exemple offre une précision de 1 à 2% dans les meilleurs cas. Mais d'une marque à l'autre, on constate que le calcul du nombre de calories brûlées peut varier jusqu'à 50% ! Si les valeurs indiquées permettent de motiver son propriétaire, en revanche elles ne sont pas très objectives et rien ne permet de réduire cette incertitude. A consulter : Test de la Forerunner 35 de Garmin, par Lise Tauber, 2018
Source: Forest Key De plus, selon les fabricants, les valeurs affichées ne sont pas toujours exprimées en calories mais en "points" résultant d'un calcul complexe tenant compte de l'âge, du sexe, etc. Ce qui pose la question de la fiabilité de ces gadgets et de leur véritable intérêt à part celui de porter un gadget "high-tech". Sony propose également une Smartband et son logiciel "Lifelog" depuis 2014. Avantage, l'accessoire a été développé en open-source et la liste de matériel supporté est plus importante que chez ses concurrents. Depuis, le marché a bien sûr évolué. Notons que Djamel Benferhat a donné une description exhaustive de cette technologie sans fil appliquée dans le cadre de la supervision médicale des marathoniens dans sa thèse de doctorat soutenue en 2013 à l'Université de Bretagne Sud. A
voir : 4
montres connectées pour 2018 - Garmin
Forerunner 35 Reebok Checklight - Nike+Ipod Motivation - Nike+FuelBand Nymi by Bionym - Log your life with SmartBand (Sony)
Avec autant de produits, le marché des "wearable tech" est en pleine expansion.. Selon le cabinet GfK rien qu'en France il s'est vendu plus de 300000 objets connectés en 2013 et 2 millions en 2015 ! Aujourd'hui, ce marché explose car les produits deviennent très sophistiqués et disposent de tout ce qu'il faut pour satisfaire l'amateur le plus exigeant. En 2009, le webzine "Wired" expliquait que plus de 1.2 million d'Américains utilisaient des Nike équipées de capteurs "Body Area Network" reliant la semelle de la chaussure à leur iPhone ou iPod. Depuis, Nike a développé d'autres systèmes de monitoring physiologique principalement destinés aux joggers comme le bracelet FuelBand dont voici une revue et la montre Sport watch. Reste une question. En Occident, en moyenne chaque personne dispose de 6 objets connectés (GSM, TV, GPS, voiture, tablette, PC, accessoire de sport, etc). La question de la protection et de la sécurité qu'offrent ces accessoires vis-à-vis du piratage informatique doit être soulevée avant tout achat étant donné que les données enregistrées sont transmises par Wi-Fi au smartphone voire par Internet à un ordinateur. Quel constructeur peut affirmer noir sur blanc que son produit est à l'abri des cyberpirates ? Heureusement, l'exposition internationale "Wearable Technology Show" de Londres est consacrée à cette technologie, et la question de la sécurité y occupe une place prioritaire avec des exposants comme Cisco et Symantec. Les vêtements connectés Le domaine des vêtements connectés est très "porteur" puisqu'il touche potentiellement tous les secteurs d'activité de la vie professionnelle comme privée. La société canadienne Hexoskin par exemple propose des vêtements pour hommes et femmes comprenant des capteurs mesurant les performances physiques, le rythme cardiaque et la respiration et qui envoient ces informations via une liaison Bluetooth vers un smartphone.
Hexoskin a ouvert sa technologie aux autres fabricants et propose depuis 2014 une gamme plus étendue de produits comprenant également des chemises et des chandails connectés. Il existe également de nombreux prototypes comme le teeshirt capteur de sueur développé par le CEA-Leti. Il se compose d'un capteur physiologique de sueur, d'un circuit électronique souple et d'une poche dorsale contenant le contrôleur et un micro-émetteur qui renvoie les données vers un smartphone ou un ordinateur. Ce système permet de mesurer la quantité et la qualité de la sueur. Les données enregistrées permettent de calculer la concentration en calcium, potassium et sodium afin de déterminer l'état de fatigue de la personne en temps réel, la quantité d'eau perdue et le type de boisson qui lui convient le mieux pour récupérer après l'effort. Ce genre d'accessoire est très attendu par les sportifs mais également par les forces de l'ordre, les soldats et le personnel de la sécurité civile. Ainsi, la société française Bodysens travaille sur une cagoule connectée destinée aux pompiers. Ce prototype est capable d'enregistrer la température, de mesurer la fréquence cardiaque ainsi que le taux d'oxygène grâce à une pince toxicométrique fixée sur le lobe de l'oreille et d'évaluer la position de l'utilisateur grâce à un accéléromètre. Ces données sont transmis à un ordinateur. Grâce à un système d'aide à la décision, un opérateur extérieur peut surveiller en temps réel l'état de santé et les déplacements de la personne et l'alerter ou intervenir en cas d'anomalie. Egalement en collaboration avec le CEA-Leti, la société Cityzen Sciences développe des vêtements connectés dont les capteurs mesurent les paramètres physiques et physiologiques. Grâce à un chip GPS, le système est capable de géolocaliser la personne. Grâce à des capteurs physiologiques, il enregistre un ECG et mesure la température corporelle tandis qu'un accéréromètre détermine les mouvements de la personne. Les données sont transmises à un smartphone ou un ordinateur où un médecin peut suivre en direct l'état de santé de l'individu. Ce système permet de diagnostiquer un problème avant qu'il ne survienne, par exemple dans le cas d'une crise cardiaque qui s'annonce toujours par de petites alertes. A l'avenir les capteurs miniaturisés afin qu'ils soient intégrés dans la fibre. Si on examine globalement ce marché des accessoires connectés, les applications vont bien au-delà des régimes et des exercices sportifs. Ce type d'appareil surveille chaque aspect de la vie, du lever au coucher, de l'état de sommeil à l'état des fluides corporels en permanence. A l'avenir celui qui osera dire qu'il ne connaît pas son état de santé ou ne peut pas prédire quel jour il sera en pleine forme, est vraiment sur une autre planète ! A côté de ces appareils de monitoring accessibles au public, une autre révolution se prépare, celle héritée du séquençage de l'ADN et la culture des cellule in vitro combinées aux processeurs toujours plus puissants. Intel inside Aujourd'hui déjà et de plus en plus dans le futur, les médecins peuvent utiliser la nanotechnologie pour soigner ou pour explorer le corps humain. Quand Steve Jobs lança le slogan "Intel Inside", il n'imaginait sans doute pas à quel point la réalité dépasserait son imagination. Comme aurait pu le dire Gordon Moore : "Intel inside ? Better, it knows you inside out !" (Un Intel à l'intérieur ? Mieux, il vous connaît à fond !). Non seulement il y a des processeurs Intel dans les Mac d'Apple mais bientôt ces chips microscopiques envahiront notre espace privé au point que nous en aurons... dans notre corps et nous connaîtront à fond ! Grâce à des nanosondes on pourra soi-même surveiller sa santé à domicile et effectuer la plupart des contrôles préalables qu'on réalise aujourd'hui chez un spécialiste. On réduit ainsi le taux d'occupation des hôpitaux tout en réduisant la facture des soins de santé et en permettant au corps médical de se concentrer sur les vrais problèmes de santé des patients. Analyses sanguines et de l'ADN De nos jours, à l'ère de l'informatique et des Big data, nous disposons de manuels d'emplois pour tous les appareils. Mais il y a un domaine où nous n'avons pas de manuel, c'est celui des phénomènes naturels y compris du règne du vivant; nous n'avons ni le plan de la cellule ni celui de l'évolution d'un être vivant. Et il y a un sujet en particulier pour lequel ce manuel n'existe pas, c'est celui de notre corps. Grâce au projet de séquençage du génome réalisé dans le cadre de l'organisation HUGO, plus de 80 grandes maladies génétiques ont été identifiées depuis 2001. En 20 ans de recherches, nous avons recueilli plus d'informations scientfiques sur le sujet qu'au cours de toute l'Histoire de l'humanité !
Malheureusement à l'heure actuelle beaucoup de pages de ce manuel du corps humain ressemblent à des puzzles dont les pièces manquantes sont difficiles à assembler mais la patience et le temps y pourvoieront. Ceci dit, ce manuel existe et constitue une base essentielle. Quand vous combinez ces connaissances avec la puissance d'un smartphone et votre génotype, les médecins ont les moyens de conduire une thérapie médicamenteuse ciblée sur votre personne. Grâce à la génétique, les médecins peuvent déjà prédire quelle personne présentera un diabète de type II à partir de toutes les différentes variantes existantes et dans le futur ils intégreront des variantes moins fréquentes. Grâce à l'analyse de l'ADN, aujourd'hui on peut déterminer si une personne aura un cancer du sein en analysant ses différents gènes. On peut aussi affirmer qu'elle aura ou non une fibrillation auriculaire, des diagnostics inconcevables il y a moins d'une génération. En 2007, la société 23andMe demandait 999$ pour réaliser une analyse ADN à partir de 2.5 ml de salive qui permettait d'identifier les principales maladies héréditaires et malfonctions de l'organisme. En 2017, elle réalisait la même analyse pour 99$. Dans certains pays, il suffit de se rendre dans une clinique proche ou un laboratoire spécialisé, d'y déposer quelques gouttes de sang ou d'urine sur un simple capteur ou dans un faisceau laser relié à un système de reconnaissance ADN pour mesurer sa formule sanguine. Cela permet de connaître la glycémie, les taux de cholestérol HDL et LDL, le taux d'enzymes du foie et le taux d'alcoolémie. On peut même profiter de l'occasion pour évaluer les intolérances et allergies (IgG et iGM) et sa contamination éventuelle par l'un ou l'autre virus. En moins d'une décennies, les progrès sont prodigieux et ne semblent pas avoir de limites. Vers 2025, un patient avalera une nanonsonde équipée de biomarqueurs (par exemple des antigènes spécifiques du cancer du sein ou de la prostate) qui sera capable d'analyser le sang et remontera les informations vers son smartphone ou une tablette PC. Elle l'avertira par exemple que des cellules cancéreuses sont en train de se développer car elles rejettent des substances dans son organisme et qu'il doit se soigner tout de suite s'il ne veut pas que le cancer le tue dans 25 ans ! Si Steve Jobs était né un peu plus tard, il aurait pu bénéficier de cette innovation révolutionnaire. La peau électronique ou e-skin Un autre domaine de recherche touchant à la fois la santé et l'informatique est celui de la peau électronique ou "e-skin" qu'on peut aussi qualifier de peau bionique même si elle ne concerne que l'épiderme. Cette invention tire profit de la technologie des transistors organiques (OFET), c'est-à-dire de composants électroniques actifs non plus composé de silicium mais de molécules organiques comme le graphite ou les composés aromatiques polycycliques (qu'on retrouve aussi dans la technologie OLED notamment). A une époque où les patients sont souvent renvoyés à leur domicile en hospitalisation ambulatoire pratiquement le lendemain de leur opération, cette technologie offre un grand intérêt, et pas seulement pour le suivi médical, mais également dans le cadre plus global de notre relation à la médecine et la technologie. En 2013, l'équipe du Pr.Takao Someya de l'Université de Tokyo est parvenue à fabriquer de la peau électronique ou "e-skin" épaisse d'un micron, une prouesse technologique encore impossible il y a 10 ans. Cette deuxième peau qui adhère à l'épiderme mieux qu'un papier collant contient des capteurs et des composants électroniques souples plus légers qu'une plume et plus extensibles qu'une feuille de caoutchouc. La fonction de cette peau électronique est d'enregistrer les faibles signaux vitaux électriques émis par les organes et de les communiquer par radiofréquence à un ordinateur chargé du monitoring. Cette technologie évite au patient d'être hospitalisé et d'être relié à des capteurs câblés durant l'examen. Cette peau électronique peut prendre différentes tailles et s'appliquer dans le palais de la bouche, sur le front, sur l'avant-bras ou ailleurs. A
voir : Electronic
Skin
Le Pr. Someya travaille également sur un substrat électronique ultramince capable de détecter la pression et la température, comme le fait la peau biologique qui est sensible à de nombreuses variables. Ce substrat muni de capteurs pourra être posé sur la peau mais également sur les vêtements. Le Pr. Someya envisage qu'un jour "on portera un gant [couvert de cette peau électronique] et qu'on pourra juger la réponse émotionnnelle d'une personne en lui serrant la main". De son côté, John Rogers de l'Université d'Illinois à Urbana-Champaign a mis au point un "épiderme électrique" capable de transmettre les signaux vitaux à un ordinateur extérieur. Ce film est composé de capteurs, d'une antenne et de composants auxiliaires qu'on applique sur la peau par transfert comme un tatouage temporaire. Cette invention est commercialisée par la société MC10. Actuellement, ce patch intelligent permet déjà de contrôler la température du corps, son niveau d'hydratation, la pression sanguine et l'activité cérébrale. Il se maintient sur la peau durant 2 semaines puis se décolle naturellement. Le tissu résiste à la friction mécanique comme la torsion et le frottement ainsi qu'à l'eau. Outre l'échange d'informations dans un but médical, Rogers envisage d'utiliser cette technologie pour développer un système de communication subvocal, l'épiderme électrique pouvant être apposé sur la gorge afin de détecter l'activité musculaire impliquée dans la parole. On peut aussi étendre les applications des peaux bioniques dans des directions encore inexplorées et en nombre infini. Si certaines personnes craignent sans doute que les e-skins vont envahir notre intimité corporelle et nos pensées, Someya y voit plutôt des opportunités à saisir. Selon Someya, "Mon rêve est de faire en sorte que cette électronique établisse le pont entre nous et le monde extérieur qui nous divise. Au lieu de robots de métal froid et de prothèses en plastique renforcé, j'imagine des machines et des gens habillés d'une peau électronique ou "e-skin" sensible, capable d'échanger des informations avec le monde extérieur. Ces créations mécaniques qui paraissent chaudes et vivantes, posant d'imperceptibles composants électroniques sur les humains changeront la relation des gens à la technologie. L'harmonisation des humains et des machines : c'est le cyborg du futur que pourraient apporter les e-skins". Dernier chapitre Miniaturisation des instruments médicaux
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