Une nouvelle technologie a été développée pour permettre la surveillance de la tension artérielle sans brassard et non invasive en utilisant des ultrasons pour suivre les changements en temps réel du diamètre vasculaire. Cette technologie devrait servir de composant clé dans les futurs dispositifs de santé portables et les plateformes de surveillance médicale intelligentes.
Une équipe de recherche dirigée par le Dr Shin Hur du Institut coréen de machinerie et de matériaux (KIMM), incluant Syed Turab Haider Zaidi, un étudiant chercheur de l’UST–KIMM School au KIMM, en collaboration avec l’équipe du Dr Byung-Chul Lee de l’Institut coréen des sciences et technologies (KIST), a développé le premier capteur de tension artérielle non invasif adhérant à la peau, utilisant des composites piézoélectriques à monocristal PMN-PT intégrés par un procédé de soudure à basse température.
*Le PMN-PT (Niobate de magnésium-plomb–Titanate de plomb) est un matériau piézoélectrique à monocristal connu pour ses propriétés électromécaniques exceptionnellement élevées.
L’équipe a appliqué une technique de liaison par soudure à basse température SnBi (étain–bismuth) double face pour intégrer des dispositifs piézoélectriques hautes performances sur un substrat flexible sans dépolarisation. Ils ont conçu et fabriqué un réseau de transducteurs ultrasonores (UTA) en structure de réseau 5×4. Le faisceau ultrasonore de ce capteur pénètre la peau, détecte les signaux réfléchis par les parois des vaisseaux et mesure les changements du diamètre vasculaire. En utilisant ce principe, il mesure les changements en temps réel du diamètre des vaisseaux sanguins correspondant à la pression systolique et diastolique et calcule les valeurs de tension artérielle. Construit sur un substrat flexible en polyimide (PI) avec une couche d’encapsulation en Parylene-C, le capteur adhère solidement à la peau humaine et maintient une épaisseur totale inférieure à 0,5 mm et un poids inférieur à 1 g, garantissant une portabilité à long terme.
Le capteur fonctionne en transmettant des ultrasons générés par des composites 1–3 à monocristal PMN-PT dans les vaisseaux sanguins, analysant les échos réfléchis pour mesurer le diamètre vasculaire et calculer la tension artérielle. Pour optimiser la propagation acoustique et les caractéristiques de réflexion, l’équipe a effectué des simulations multi-physiques avec COMSOL. La méthode de soudure à basse température double face (en dessous de 150 °C) prévient la dépolarisation thermique couramment observée dans les dispositifs piézoélectriques à base de plomb, garantissant un rapport signal sur bruit (SNR) élevé et une forte fiabilité de liaison électrique sans nécessiter de traitement à haute température.
La technologie existante de mesure de la tension artérielle sans brassard par optique est sensible aux facteurs environnementaux externes tels que la couleur de la peau, les mouvements et l’éclairage. Elle présente également des limitations car elle ne peut mesurer que les vaisseaux sanguins proches de la surface de la peau, l’empêchant de mesurer la tension dans les vaisseaux profonds. En revanche, la technologie de mesure par ultrasons peut mesurer directement les changements réels de diamètre dans les vaisseaux sanguins profonds sous la peau. Les capteurs ultrasonores traditionnels fabriqués avec des matériaux PZT rigides souffrent également d’une mauvaise portabilité, alors que le composite PMN-PT combiné à la soudure à basse température permet une fixation conforme aux surfaces courbes de la peau sans perte de performance. La structure simplifiée maintient un excellent SNR sans couche d’adaptation acoustique ou de support, améliorant l’efficacité de fabrication. Le capteur atteint une haute précision (dans ±4 mmHg), avec une performance flexible et adhérente à la peau, offrant des avantages clairs par rapport aux technologies existantes.
L’équipe a validé le capteur en utilisant un fantôme vasculaire à peau artificielle. Les tensions artérielles systolique et diastolique mesurées ont montré des erreurs respectives de ±4 mmHg et ±2,3 mmHg – répondant à la norme clinique AAMI de ±5 mmHg. Cela représente l’un des plus hauts niveaux de précision rapportés pour la surveillance non invasive de la tension artérielle par ultrasons.
« Cette technologie est la première à démontrer une surveillance continue de la tension artérielle sans brassard à l’aide d’un capteur ultrasonore adhérant à la peau », explique le Dr Shin Hur du KIMM. « Combinée à l’analyse de la tension artérielle basée sur l’IA, elle évoluera vers une plateforme centrale pour la prédiction personnalisée des maladies cardiovasculaires et la santé intelligente. »
Le développement de ce capteur de tension artérielle non invasif a été réalisé avec le soutien du Programme de développement des technologies des matériaux et composants du Ministère du commerce, de l’industrie et de l’énergie (projet : Développement de capteurs multi-sensoriels pour robots de service). Cette recherche a été publiée en janvier 2026 sous le titre « Skin-Conformal PMN-PT Ultrasonic Sensor for Cuffless Blood Pressure Sensing via Eutectic Solder Integration » dans Microsystem & Nanoengineering, qui se classe premier dans la catégorie Instruments & Instrumentation (JCR 0,6 %, Facteur d’impact 9,9, en date de 2024).
Article : Skin-conformal PMN-PT ultrasonic sensor for cuffless blood pressure sensing via eutectic solder integration – Journal : Microsystems & Nanoengineering – DOI : Lien vers l’étude
Source : KIMM
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