Le patch cutané sans batterie de la NUS pourrait suivre la tension artérielle en continu
Le prototype de la NUS estime la pression systolique grâce au délai entre l’activité électrique du cœur et l’arrivée du pouls au poignet. Le système associe un capteur thoracique, un capteur optique au poignet, un smartphone, l’alimentation NFC et la transmission Bluetooth via un textile conducteur.
Le prototype de la NUS estime la pression systolique grâce au délai entre l’activité électrique du cœur et l’arrivée du pouls au poignet.
Le système associe un capteur thoracique, un capteur optique au poignet, un smartphone, l’alimentation NFC et la transmission Bluetooth via un textile conducteur.
Le suivi continu pourrait révéler des variations pendant le sommeil, au réveil, pendant l’exercice et dans la vie quotidienne, souvent absentes des mesures ponctuelles au brassard.
What is the NUS-developed battery-free skin patch prototype for continuous blood pressure monitoring, why is continuous monitoring during slIllustration of the battery-free wearable architecture linking skin sensors, clothing and a smartphone.
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Des chercheurs de la National University of Singapore (NUS) ont mis au point un réseau de capteurs épidermiques sans batterie conçu pour estimer la pression artérielle systolique en continu. Le dispositif repose sur deux capteurs adhérant à la peau, un smartphone et un textile conducteur intégré à un vêtement.
Il s’agit toutefois d’une preuve de concept, et non d’un dispositif médical commercial prêt à remplacer un tensiomètre validé. L’essai rapporté n’a porté que sur cinq utilisateurs : des études plus vastes seront nécessaires pour évaluer sa précision dans différents profils et situations.
Pourquoi mesurer la tension en continu ?
Les mesures classiques sont généralement réalisées au repos, assis et immobile. Elles sont utiles, mais ne montrent qu’un instant précis de la tension artérielle et peuvent laisser de côté des variations importantes sur 24 heures.
Le sommeil et le réveil peuvent modifier le profil observé
La tension est rarement mesurée pendant le sommeil profond ou juste après le réveil. Les évolutions nocturnes et une hausse marquée au réveil peuvent donc passer inaperçues lors de contrôles effectués uniquement en journée. Le projet de la NUS cherche à observer ces changements au moment où ils se produisent, plutôt qu’à partir de quelques relevés isolés.
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Le prototype de la NUS estime la pression systolique grâce au délai entre l’activité électrique du cœur et l’arrivée du pouls au poignet.
Quels sont les points clés à valider en premier ?
Le prototype de la NUS estime la pression systolique grâce au délai entre l’activité électrique du cœur et l’arrivée du pouls au poignet. Le système associe un capteur thoracique, un capteur optique au poignet, un smartphone, l’alimentation NFC et la transmission Bluetooth via un textile conducteur.
Que dois-je faire ensuite en pratique ?
Le suivi continu pourrait révéler des variations pendant le sommeil, au réveil, pendant l’exercice et dans la vie quotidienne, souvent absentes des mesures ponctuelles au brassard.
L’exercice met le système cardiovasculaire à l’épreuve
L’activité physique peut entraîner des variations rapides de la pression systolique. Une mesure pendant l’effort permettrait d’étudier des réactions exceptionnellement élevées ou faibles qui ne seraient pas visibles avec une simple mesure au repos. L’équipe indique avoir testé le système pendant les déplacements, le sommeil et l’exercice, y compris lors d’efforts intenses.
Brassards et montres connectées ont chacun leurs limites
Le tensiomètre à brassard reste la référence familière pour mesurer la tension, mais le gonflage peut perturber le sommeil et impose généralement de rester immobile. Les dispositifs portés au poignet sont plus faciles à utiliser en continu, mais ils doivent être rechargés et leurs estimations de tension sans brassard nécessitent encore une validation rigoureuse face aux méthodes de référence.
Le prototype de la NUS vise ces deux difficultés : il est conçu pour rester sur la peau pendant les mouvements ordinaires et n’intègre pas une batterie dans chaque capteur. Cette simplicité d’usage ne signifie pas pour autant qu’il soit déjà prêt pour la pratique clinique.
Comment les capteurs estiment-ils la pression artérielle ?
Le système ne mesure pas la pression en gonflant un brassard autour du bras. Il combine plutôt deux signaux physiologiques et leur synchronisation :
Le capteur thoracique enregistre l’activité électrique du cœur. Des électrodes sèches en platine détectent le signal électrique associé à la contraction cardiaque et à l’éjection du sang.
Le capteur au poignet repère l’arrivée du pouls. Un capteur optique mesure les variations pulsatiles du volume sanguin près du poignet.
Le dispositif calcule le délai entre les deux événements. Cet intervalle est appelé temps de transit du pouls : il correspond au temps nécessaire à l’onde liée au pouls pour se propager du cœur vers le poignet.
Ce délai sert à estimer la pression systolique. De manière générale, un temps de transit plus long est associé à une pression artérielle plus faible. Le système peut ainsi déduire des variations de pression, sans la mesurer directement comme le ferait un brassard.
Il est donc plus exact de parler d’un système d’estimation de la tension sans brassard. Ses résultats dépendent des signaux captés, du calcul du délai et de l’étalonnage. Sa performance doit être comparée à des mesures de référence sur un nombre suffisant de personnes et dans des conditions variées.
Quand le vêtement devient une source d’énergie et de données
Le prototype transforme un vêtement à manches longues en élément du réseau portable. Une piste en textile conducteur cuivre-nickel relie les différents emplacements des capteurs, tandis que le porteur garde un smartphone fixé sur le haut du bras.
L’architecture utilise deux liaisons sans fil, chacune ayant une fonction distincte :
Alimentation NFC à 13,56 MHz : la bobine du smartphone crée un champ magnétique et la bobine du capteur convertit l’énergie de proximité en courant électrique.
Transmission Bluetooth à 2,4 GHz : une fois alimentés, les capteurs envoient les mesures physiologiques au smartphone.
Le textile est conçu pour séparer le canal d’alimentation en champ proche du canal de transmission Bluetooth. Le smartphone joue ainsi le rôle de concentrateur : il alimente les capteurs répartis sur le corps et recueille leurs données, sans batterie directement collée à la peau.
Cette approche s’inscrit dans la continuité de travaux antérieurs sur des vêtements capables de relier, sans batterie, des capteurs placés à différents endroits du corps grâce à des motifs textiles sensibles au champ proche.
Une collaboration internationale, avec une motivation personnelle
Le développement aurait débuté en 2021 au sein du Wireless Bioelectronics Group de la NUS, avec des partenaires de l’University of Arizona et de l’université Tsinghua. Les travaux ont été publiés dans Nature Electronics sous la forme d’une étude consacrée à un réseau épidermique sans batterie pour le suivi continu de la pression systolique.
Le projet a également été nourri par une expérience personnelle. Le père du chercheur Selman Kurt souffrait d’une hypertension dite « blouse blanche », c’est-à-dire de mesures plus élevées dans le contexte médical. Il avait aussi trouvé inconfortable le suivi par brassard pendant 24 heures, notamment lorsque celui-ci se gonflait durant son sommeil. Cette situation a contribué à mettre en évidence l’intérêt d’un suivi moins perturbateur, de jour comme de nuit.
Ce qui reste à améliorer avant une commercialisation
Le prototype doit encore franchir plusieurs étapes, à la fois techniques et médicales.
Afficher les résultats en temps réel
Le système envisagé devrait être accompagné d’une application affichant les estimations de tension directement sur le smartphone. Transformer des signaux de capteurs en données compréhensibles et suffisamment fiables sera essentiel pour dépasser le stade de la démonstration en laboratoire.
Rendre le textile plus résistant
Le tissu supporte actuellement environ 10 cycles de lavage avant que ses capacités à transporter l’énergie et les données ne commencent à se dégrader. Pour un usage quotidien, un vêtement connecté devra résister beaucoup mieux aux lavages répétés et à l’usure courante.
Valider le dispositif sur une population plus large
Un essai mené auprès de cinq personnes peut montrer que l’architecture fonctionne, mais il ne suffit pas à établir sa précision dans l’ensemble de la population ni à prouver son aptitude au diagnostic. Il faudra comparer les estimations à des méthodes de référence reconnues, auprès de davantage d’utilisateurs, pendant différentes activités et dans divers états de santé. Une validation réglementaire serait également nécessaire avant tout usage clinique commercial.
À retenir
La principale avancée de la NUS tient à l’architecture du système : des capteurs fins collés à la peau sont alimentés sans batterie par un textile intégré aux vêtements, tandis qu’un smartphone collecte les données. Cette organisation pourrait faciliter l’observation de la tension pendant le sommeil, au réveil, lors de l’exercice et pendant les activités ordinaires, autant de moments que les mesures ponctuelles au brassard décrivent imparfaitement.
Pour l’instant, il faut donc considérer ce dispositif comme un prototype de recherche prometteur, et non comme un substitut à un tensiomètre à brassard validé. Son avenir dépendra de sa précision à grande échelle, de la durabilité du textile et de sa capacité à fournir des résultats fiables en temps réel dans un format réellement pratique.
