Le Séoul National University College of Engineering a annoncé qu'une équipe de recherche dirigée par le professeur Seung Hwan KO du Laboratoire d'électronique doux portable, Département de génie mécanique, a développé un dispositif électronique portable qui se fixe à la peau comme un bandage et permet une surveillance continue en temps réel de la pression artérielle pendant des périodes prolongées.
Contrairement aux moniteurs de pression artérielle à base de manche conventionnels qui utilisent une vessie à air gonflable pour appliquer une pression sur le bras, cette nouvelle technologie mesure en continu la pression artérielle avec un patch électronique compact et flexible, attirant l'attention mondiale pour sa commodité et sa conception innovante.
Soutenue par le projet de création du SNU-Global Excellence Research Center, cette étude collaborative a été menée conjointement avec l'Université Carnegie Mellon (États-Unis) et a été publiée dans l'édition en ligne de Matériaux fonctionnels avancés (Facteur d'impact 19.0, top 4,9% dans JCR pour la science des matériaux).
À l'échelle mondiale, seulement 21% des 1,3 milliard de personnes atteintes d'hypertension gèrent efficacement la condition, posant un problème de santé publique majeur. Cependant, la méthode de mesure de la pression artérielle basée sur la manchette actuellement dans une utilisation généralisée est limitée aux mesures uniques, ce qui rend la mesure continue difficile. De plus, la taille de la manchette provoque l'inconfort, ce qui le rend inapproprié pour une surveillance à long terme de la pression artérielle pendant la vie quotidienne. De plus, des inexactitudes de mesure peuvent également se produire en raison de modifications inappropriées ou de changements induits par le stress pendant l'utilisation.
Ces limites empêchent la détection des changements de pression artérielle dynamiques liés à l'état de santé et au mode de vie individuels, ce qui entrave le diagnostic précoce et la prévention des maladies cardiovasculaires. Il existe un besoin urgent de nouvelles technologies qui permettent aux patients de mesurer confortablement leur pression artérielle en continu en fixant simplement un appareil à la peau.
L'équipe de recherche qui a abordé ce problème a conçu une technologie de surveillance continue de la pression artérielle basée sur l'observation que le temps nécessaire aux signaux électriques (électrocardiogramme) et aux signaux mécaniques (impulsion) générés simultanément dans le cœur pour atteindre le poignet varie en fonction de la pression artérielle. Les signaux électriques sont transmis rapidement dans tout le corps dès que le cœur bat, ils sont donc détectés presque immédiatement à la poignet. D'un autre côté, les signaux mécaniques sont retardés dans la transmission lorsque le sang est poussé pendant la contraction cardiaque, il faut donc un certain temps pour que la peau du poignet se déplace légèrement après les battements cardiaques.
Cette différence de horaire est directement liée à la pression artérielle. Lorsque la pression artérielle est élevée, la vitesse du flux sanguin augmente, raccourcissant le décalage horaire entre les deux signaux. Inversement, lorsque la pression artérielle est faible, le décalage horaire s'allonge. Sur la base de ce principe, l'équipe de recherche a mis en œuvre un modèle qui mesure en permanence la pression artérielle systolique et diastolique en détectant précisément les deux signaux à chaque rythme cardiaque et en analysant les résultats.
Cependant, il n'est pas facile de détecter des changements subtils dans la peau causés par le flux sanguin. Par conséquent, l'équipe de recherche a franchi l'étape suivante et a conçu un appareil électronique qui adhère naturellement à la peau du patient à l'aide d'un matériau unique appelé métal liquide. Le métal liquide, qui reste à l'état liquide même à température ambiante et mène bien de l'électricité, convient comme matériau pour ce dispositif électronique car il a la même élasticité que la peau.
Cependant, le métal liquide a une tension en surface très élevée, ce qui rend extrêmement difficile de dessiner des circuits précisément ou de créer des formes fixes. Pour surmonter cette limitation, l'équipe de recherche a conçu un processus unique appelé «frittage laser». En utilisant cette méthode, qui implique le chauffage des particules de métal liquide finement dispersées avec un laser pour les fusionner ensemble, il est possible de dessiner des circuits uniquement à des emplacements souhaités spécifiques. Enfin, l'équipe de recherche a développé avec succès un dispositif électronique portable pour une mesure continue de la pression artérielle qui possède une excellente conductivité électrique et est facilement déformable, sans avoir besoin de produits chimiques supplémentaires, en utilisant ce processus.
Ce dispositif électronique a d'excellentes performances électriques et mécaniques, ce qui lui permet de mesurer avec précision les électrocardiogrammes et les fréquences cardiaques provenant du cœur. De plus, l'équipe de recherche a confirmé par le biais d'expériences que l'appareil maintient ses performances même lorsqu'elles sont étirées à 700% de sa longueur d'origine ou étirées à plusieurs reprises plus de 10 000 fois. En outre, ils ont réussi à mesurer la hausse et la récupération rapide de la pression artérielle avant et après l'exercice réel, démontrant des capacités de surveillance de la pression artérielle plus précises que la méthode de la brassée existante.
Le dispositif électronique portable de la pression artérielle continue développé dans cette étude devrait révolutionner la façon dont nous gérons notre santé dans notre vie quotidienne. Le simple fait de l'attacher au poignet permet une surveillance en temps réel des changements de pression artérielle, éliminant les inconvénients d'avoir à mesurer la pression artérielle uniquement dans les hôpitaux ou les emplacements statiques comme auparavant. Surtout pour les patients souffrant de maladies chroniques comme l'hypertension, souvent appelée «tueur silencieux», ce dispositif électronique fournit une assistance pratique en leur permettant de surveiller leur état actuel à tout moment et n'importe où.
Il peut également suivre les changements soudains ou la récupération de la pression artérielle pendant l'exercice, ce qui le rend utile pour les prescriptions d'exercice personnalisées et le coaching de fitness. En outre, il a un potentiel industriel en tant que technologie de base qui peut être intégrée dans divers types d'appareils portables, tels que des montres intelligentes, des dispositifs médicaux de type patch et des capteurs de type vêtements respirants. À long terme, il devrait contribuer à accélérer l'arrivée d'une ère de santé intelligente où n'importe qui peut prévenir les maladies et gérer sa santé dans les milieux quotidiens plutôt que dans les hôpitaux.
Le professeur Seung Hwan Ko, qui a dirigé l'étude, a déclaré: « Cette recherche remet en question la croyance conventionnelle que la mesure de la pression artérielle est gênante et suffisante qu'une fois par jour. Notre système propose une nouvelle interface de soins de santé capable de détecter et d'analyser les signaux physiologiques de manière non invasive et en temps réel. » Il a ajouté: « Compte tenu de ses applications potentielles dans la surveillance des soins intensifs, la sécurité au travail et l'analyse des données sur la santé du mode de vie, cette technologie pourrait devenir un outil pratique pour améliorer la qualité de vie à l'ère moderne. »
Les co-auteurs Jung Jae Park et Sangwoo Hong travaillent sur des recherches de suivi pour faire progresser la technologie de capteur intelligent basé sur les biosignal basé sur cette étude. Les deux chercheurs prévoient de poursuivre leurs recherches pour améliorer le praticité et l'étendabilité de cette technologie en intégrant divers matériaux de substrat, fonctions de communication sans fil et technologie d'analyse des données basée sur l'IA.
