Une nouvelle technologie a été développée qui permet une surveillance non invasive de la pression artérielle sans brassard en utilisant des ultrasons pour suivre les changements en temps réel du diamètre vasculaire, sans avoir besoin d'un brassard traditionnel. Cette technologie devrait constituer un élément essentiel des futurs appareils de santé portables et des plateformes de surveillance médicale intelligente.
Une équipe de recherche dirigée par le Dr Shin Hur de l'Institut coréen des machines et des matériaux (KIMM, président Seog-Hyeon Ryu), comprenant Syed Turab Haider Zaidi, un étudiant chercheur de l'école UST-KIMM du 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 pression artérielle non invasif au monde, attachable par la peau, utilisant des composites piézoélectriques monocristallins PMN-PT intégrés grâce à un processus de soudure à basse température.
*PMN-PT (Niobate de magnésium et titanate de plomb) est un matériau piézoélectrique monocristallin connu pour ses propriétés électromécaniques exceptionnellement élevées.
L’équipe a appliqué une technique de soudure à basse température double face SnBi (étain-bismuth) pour intégrer des dispositifs piézoélectriques hautes performances sur un substrat flexible sans dépolarisation. Ils ont conçu et fabriqué un réseau de transducteurs ultrasoniques (UTA) à structure de réseau 5 × 4. Le faisceau ultrasonique de ce capteur pénètre dans la peau, détecte les signaux réfléchis par les parois des vaisseaux et mesure les changements de diamètre des vaisseaux. Grâce à ce principe, il mesure en temps réel les changements du diamètre des vaisseaux sanguins correspondant à la pression artérielle systolique et diastolique et calcule les valeurs de pression artérielle. Construit sur un substrat flexible en polyimide (PI) avec une couche d'encapsulation de Parylène-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 ainsi une portabilité à long terme.
Le capteur fonctionne en transmettant les ultrasons générés par les composites monocristallins PMN-PT 1 à 3 dans les vaisseaux sanguins, en analysant les échos réfléchis pour mesurer le diamètre vasculaire et en calculant la pression artérielle. Pour optimiser les caractéristiques de propagation et de réflexion acoustiques, l’équipe a effectué des simulations multiphysiques à l’aide de COMSOL. La méthode de brasage double face à basse température (inférieure à 150 °C) empêche la dépolarisation thermique couramment observée dans les dispositifs piézoélectriques à base de plomb, garantissant ainsi un rapport signal/bruit (SNR) élevé et une forte fiabilité de liaison électrique sans nécessiter de traitement à haute température.
La technologie existante de mesure optique de la pression artérielle sans brassard est sensible aux facteurs environnementaux externes tels que la couleur de la peau, les mouvements et l’éclairage. Il présente également des limites dans la mesure où il ne peut mesurer que les vaisseaux sanguins proches de la surface de la peau, ce qui le rend incapable de mesurer la pression artérielle dans les vaisseaux sanguins profonds. En revanche, la technologie de mesure de la pression artérielle par ultrasons peut mesurer directement les changements réels de diamètre dans les vaisseaux sanguins profonds sous la peau. Les capteurs à ultrasons traditionnels fabriqués avec des matériaux PZT rigides souffrent également d'une mauvaise portabilité, tandis que le composite PMN-PT combiné à une soudure à basse température permet une fixation conforme aux surfaces cutanées incurvées sans perte de performances. La structure simplifiée maintient un excellent SNR sans adaptation acoustique ni couche de support, améliorant ainsi l'efficacité de la fabrication. Le capteur atteint une haute précision (à ± 4 mmHg), des performances flexibles et pouvant être fixées sur la peau, offrant des avantages évidents par rapport aux technologies existantes.
L’équipe a validé le capteur à l’aide d’un fantôme vasculaire en peau artificielle. Les pressions artérielles systolique et diastolique mesurées ont montré des erreurs de ±4 mmHg et ±2,3 mmHg, répondant respectivement à la norme clinique AAMI de ±5 mmHg. Cela représente l’un des niveaux de précision les plus élevés signalés pour la surveillance non invasive de la pression artérielle par ultrasons.
Cette technologie est la première à démontrer une surveillance continue et sans brassard de la pression artérielle à l'aide d'un capteur à ultrasons pouvant être fixé sur la peau. Combiné à l'analyse de la pression artérielle basée sur l'IA, il évoluera vers une plateforme centrale pour la prédiction personnalisée des maladies cardiovasculaires et les soins de santé intelligents.
Dr Shin Hur, Institut coréen des machines et des matériaux
Le développement de ce capteur de pression artérielle non invasif a été réalisé avec le soutien du programme de développement technologique des matériaux et composants du ministère du Commerce, de l'Industrie et des Ressources (projet : Développement de capteurs multisensoriels pour robots de service). Cette recherche a été publiée en janvier 2026 sous le titre « Capteur ultrasonique PMN-PT conforme à la peau pour la détection de la pression artérielle sans brassard via l'intégration de la soudure eutectique » dans Microsystem & Nanoengineering, qui se classe premier dans la catégorie Instruments et instrumentation (JCR 0,6 %, facteur d'impact 9,9, à partir de 2024).
