08:00 
Была разработана новая технология, которая позволяет осуществлять неинвазивный мониторинг артериального давления без использования манжеты с помощью ультразвука для отслеживания изменений диаметра сосудов в реальном времени — без необходимости использования традиционной манжеты. Ожидается, что эта технология станет основным компонентом будущих носимых медицинских устройств и интеллектуальных платформ медицинского мониторинга.
Исследовательская группа под руководством доктора Шин Хура из Корейского института машин и материалов (KIMM, президент Сог-Хён Рю), в том числе Сайед Тураб Хайдер Заиди, студент-исследователь из школы UST-KIMM при KIMM, в сотрудничестве с командой доктора Бюнг-Чуля Ли из Корейского института науки и технологий (KIST) разработала первый в мире прикрепляемый к коже неинвазивный датчик артериального давления с использованием монокристаллических пьезоэлектрических композитов PMN-PT, интегрированных в процессе низкотемпературной пайки.
*PMN-PT (ниобат свинца-магния – титанат свинца) представляет собой монокристаллический пьезоэлектрический материал, известный своими исключительно высокими электромеханическими свойствами.
Команда применила Двухсторонняя низкотемпературная пайка SnBi (олово-висмут) для интеграции высокопроизводительных пьезоэлектрических устройств на гибкую подложку без деполяризации. Они спроектировали и изготовили матрицу ультразвуковых преобразователей 5?4 (UTA). Ультразвуковой луч этого датчика проникает в кожу, улавливает сигналы, отраженные от стенок сосудов, и измеряет изменения диаметра сосудов. Используя этот принцип, он измеряет в реальном времени изменения диаметра кровеносных сосудов, соответствующие систолическому и диастолическому артериальному давлению, и рассчитывает значения артериального давления. Датчик, построенный на гибкой подложке из полиимида (PI) с инкапсуляционным слоем из парилена-C, надежно прилегает к коже человека и сохраняет общую толщину менее 0,5 мм и вес менее 1 г, обеспечивая долговечность.
Датчик работает путем передачи ультразвука, генерируемого монокристаллическими композитами PMN-PT 1–3, в кровеносные сосуды, анализа отраженных эхо-сигналов для измерения диаметра сосудов и расчета артериального давления. Чтобы оптимизировать характеристики распространения и отражения акустики, команда провела мультифизическое моделирование с помощью COMSOL. Метод двусторонней низкотемпературной пайки (ниже 150 °C) предотвращает тепловую деполяризацию, обычно наблюдаемую в пьезоэлектрических устройствах на основе свинца, обеспечивая высокое соотношение сигнал/шум (SNR) и прочную надежность электрического соединения без необходимости высокотемпературной обработки.
Существующая оптическая технология измерения артериального давления без манжеты чувствительна к внешним факторам окружающей среды, таким как цвет кожи, движение и освещение. Он также имеет ограничения: он может измерять только кровеносные сосуды, расположенные близко к поверхности кожи, что делает его неспособным измерять кровяное давление в глубоких кровеносных сосудах. Напротив, технология измерения артериального давления на основе ультразвука может напрямую измерять фактические изменения диаметра глубоких кровеносных сосудов под кожей. Традиционные ультразвуковые датчики, изготовленные из твердых материалов PZT, также страдают от плохой износостойкости, тогда как композит PMN-PT в сочетании с низкотемпературной пайкой обеспечивает конформное крепление к изогнутым поверхностям кожи без потери производительности. Упрощенная структура обеспечивает превосходное соотношение сигнал/шум без акустического согласования или подкладочных слоев, что повышает эффективность производства. Датчик обеспечивает высокую точность (в пределах ±4 мм рт. ст.), гибкость и возможность крепления к коже, что дает явные преимущества перед существующими технологиями.
Команда проверила работу датчика с использованием сосудистого фантома из искусственной кожи. Измеренные систолическое и диастолическое артериальное давление показали погрешности ±4 мм рт.ст. и ±2,3 мм рт.ст. соответственно, что соответствует клиническому стандарту AAMI ±5 мм рт.ст. Это представляет собой один из самых высоких уровней точности, зарегистрированных для неинвазивного ультразвукового мониторинга артериального давления.
Эта технология является первой, которая демонстрирует непрерывный мониторинг артериального давления без использования манжет с использованием прикрепляемого к коже ультразвукового датчика. В сочетании с анализом артериального давления на основе искусственного интеллекта он превратится в базовую платформу для персонализированного прогнозирования сердечно-сосудистых заболеваний и интеллектуального здравоохранения».
Д-р Шин Хур, Корейский институт машин и материалов
Разработка этого неинвазивного датчика артериального давления осуществлялась при поддержке Программы развития технологий материалов и компонентов Министерства торговли, промышленности и ресурсов (проект: Разработка мультисенсорных датчиков для сервисных роботов). Это исследование было опубликовано в январе. 2026 г. под названием «Кожно-конформный ультразвуковой датчик PMN-PT для измерения артериального давления без манжеты посредством интеграции эвтектического припоя» в журнале «Микросистемы и наноинженерия», который занимает первое место в категории «Приборы и приборостроение» (JCR 0,6%, импакт-фактор 9,9, по состоянию на 2024 г.).
