Comment les ingénieurs de l’ETH Zurich ont atteint une fidélité d’onde de pression de 3,5 mmHg pour un banc cardiaque in vitro

CLIENT & CONTEXTE

TONUS est un projet de recherche en ingénierie de l’ETH Zurich qui développe des appareils de mesure non invasive de la pression artérielle de nouvelle génération. Pour valider ses capteurs optiques PPG et à ultrasons en toute sécurité, sans risque pour les patients, l’équipe a construit un banc de circulation simulée in vitro spécialisé reproduisant les ondes de pouls artériel humain pour des fréquences cardiaques de 40 à 120 battements par minute.

LE DÉFI

Pour reproduire fidèlement les ondes de pression artérielle humaine, le banc nécessitait deux réservoirs de fluide étanches fonctionnant sur des coussins d’air pneumatiques identiques. Les premiers réservoirs artisanaux de l’équipe ne maintenaient pas une étanchéité fiable : les fuites d’air perturbaient la régulation de pression et empêchaient les réservoirs de produire des ondes identiques. Des erreurs d’ajustement et de mauvais raccords sur les prototypes introduisaient sans cesse des erreurs de mesure, bloquant la validation des capteurs.

LA SOLUTION

L’équipe a intégré deux réservoirs sous pression transparents SR-TEK de 2 L (2000ML-CT-SP358) dans la boucle de circulation simulée. Conçus avec une grande régularité dimensionnelle et des ports de raccordement standardisés, ces récipients ont offert l’étanchéité sans fuite nécessaire pour admettre de l’air comprimé et purger de manière fiable vers une alimentation en vide. La transparence optique des récipients de la série CT a permis aux ingénieurs de surveiller visuellement les niveaux de fluide et d’éliminer les bulles d'air indésirables pendant le remplissage et le dégazage.

LES RÉSULTATS

• Fidélité d’onde de pression de 3,5 mmHg : Reproduction de l’onde de pression cible avec une erreur quadratique moyenne (RMSE) de seulement 3,5 mmHg pour des fréquences cardiaques de 40 à 120 bpm, dans une plage de pression physiologique de 60 à 150 mmHg (~8 000 à 20 000 Pa).
• Synchronisation à 100 % des deux réservoirs : Élimination complète de la divergence de régulation de pression entre les deux réservoirs du système, permettant une collecte de données reproductible.
• Zéro erreur de fuite aux raccords : Les raccords standardisés SR-TEK ont totalement supprimé les fuites d’ajustement et les erreurs de montage rencontrées avec les réservoirs artisanaux.

TÉMOIGNAGE CLIENT

« Notre banc d’essai repose sur deux réservoirs étanches à commande pneumatique qui doivent reproduire la même onde de pression, et nos propres réservoirs artisanaux ne parvenaient tout simplement pas à rester étanches ni à tenir cette courbe de manière fiable. Les réservoirs sous pression transparents SR-TEK de 2 L, avec leurs raccords propres, ont éliminé toute une catégorie de fuites et d’erreurs d’ajustement et nous ont donné deux réservoirs qui se comportent enfin de façon identique, ce qui était essentiel pour atteindre les jalons de notre banc d’essai. »

— Noah Schürch, équipe du banc d’essai TONUS

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