中國教育報-中國教育新聞網訊(記者 陳欣然)近日,天津大學機械工程學院機械系副研究員梁存滿與香港中文大學、香港城市大學等單位合作,在無袖帶血壓監測技術領域取得重大突破。相關研究成果以“面向人群自適應免校準無袖帶血壓監測的保形壓電微系統”為題,發表于國際頂級期刊《自然?通訊》,為長期、精準的心血管健康監測提供了全新解決方案。
隨著可穿戴醫療技術的快速發展,無袖帶血壓監測因非侵入性、連續性優勢,成為高血壓早期篩查和個性化醫療的關鍵技術手段。然而,現有設備普遍存在兩大核心痛點:長期使用需頻繁校準才能保證準確性,且難以適配不同性別、年齡、膚色人群的血管生理差異,嚴重限制了其臨床應用與普及。針對上述難題,研究團隊創新性地提出器件設計+算法優化的一體化解決方案,研發出保形可拉伸壓電微系統。
該系統集成了兩種核心傳感模塊:基于空腔增強型壓電薄膜的脈搏波形傳感器,靈敏度較傳統設計方案提升約160倍,能精準捕獲脈搏波信號;2*4陣列式超聲傳感器,可實時測量血管直徑及其動態變化,分辨率達4.928微米。兩種傳感器能夠在同一局部血管區域同時工作,實現脈搏波速度與血管直徑的精準同步測量,為血壓計算提供了全面的血流動力學參數支撐。
該微系統還具備出色的穿戴性能:整體厚度不足450微米、重量小于1克,采用低剛度硅橡膠封裝,可拉伸至40%,能緊密貼合手腕等曲面皮膚,且疏水防汗、生物相容性優異,連續工作3小時溫度保持穩定,可滿足長期不間斷監測需求。
在算法層面,團隊構建了基于人口統計學的自適應血壓模型,能夠實現免校準血壓測量;同時引入時間衰減補償策略,有效解決可穿戴傳感器輕微滑移導致的測量偏差,確保長期血壓監測穩定性。研究團隊對45名受試者開展測試,測試結果顯示其在不同性別、年齡、膚色人群中均表現出穩定準確性,且能精準跟蹤7天內日常活動中的血壓變化,另外無需個體校準即可直接使用,收縮壓平均絕對誤差僅5.22毫米汞柱,舒張壓僅4.57毫米汞柱,精度媲美專業袖帶式醫療設備。
這項技術突破了無袖帶血壓監測的頻繁校準難題和人群適配瓶頸,為可穿戴醫療設備的臨床轉化奠定了重要基礎,未來有望廣泛應用于高血壓篩查、心血管疾病預警和管理等場景,助力個性化醫療和健康管理新模式的發展。
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