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研究背景

高血压是一种常见的心血管疾病，穿戴式连续血压监测可以帮助患者在日常生活中进行自我监护，并有助于高血压及其他心血管疾病的辅助治疗。

由于传统袖带式血压测量方法难以实现连续血压监测，研究人员提出了多种可穿戴连续血压监测的测量方法，其中脉搏波形分析 (PWA) 结合机器学习成为主流技术。

在脉搏波形的记录中，光电容积描记 (PPG) 传感器是最常用的可穿戴脉搏传感器，但易受如光和肤色等多种因素的干扰，需要大量的个体样本标定，在不同个体和不同穿戴情况下的泛化性较差，造成血压测量不准确。

由于压力传感器不受光和肤色因素的影响，基于腕部脉搏压力波测量的血压检测法愈来愈受到关注，但体温和佩戴压力在一定程度上会影响脉搏压力波形，进而影响血压估计。

综上，现有各原理脉搏传感器在连续血压监测方面均存在测量不准确、依赖个体标定和跨个体泛化性差等问题。

研究内容

近日，清华大学朱荣教授带领研究团队提出了基于人体皮肤压热效应的压力传感新原理，研制出基于该原理的柔性多模脉搏传感器，实现高保真的脉搏压力波形、皮肤温度、穿戴压力的同时测量，用于可穿戴连续血压监测。

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该研究工作首次利用人类皮肤的天然压热效应，即压力引起皮肤组织结构变化，造成皮肤导热特性变化，采用柔性薄膜热敏电阻检测，实现具有高保真和良好抗伪影性能的脉搏压力波测量。研制的柔性脉搏传感器具有宽压力量程 (228.2 kPa)、低检测下限 (4Pa)、高灵敏度、良好线性度 (99.9%)、低迟滞 (2.45%)、快速响应 (88 ms) 和良好的稳定性。此外，柔性多模脉搏传感器还集成了皮肤温度和佩戴压力的感知，通过多层感知机网络，融合脉搏特征、佩戴压力和皮肤温度等多模参数，实现对血压的连续监测。由于综合了皮肤温度和穿戴压力等个性化参数，可有效消除个体穿戴差异的干扰，使传感系统具备良好的穿戴泛化性，多样本临床测试验证了系统对多个体连续血压监测的有效性。

该成果以“A flexible multimodal pulse sensor for wearable continuous blood pressure monitoring”(《一种用于可穿戴连续血压监测的柔性多模脉搏传感器》)为题，发表在英国皇家化学会期刊 Materials Horizons 上。

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论文信息

  • A flexible multimodal pulse sensor for wearable continuous blood pressure monitoring

    Shuo Tian, Liangqi Wang and Rong Zhu*（朱荣，清华大学）

    Mater. Horiz., 2024
    https://doi.org/10.1039/D3MH01999C

作者简介

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田硕(第一作者)

清华大学

Email(s): ts22@mails.tsinghua.edu.cn

Affiliation(s): 清华大学精密仪器系

Main research areas：可穿戴健康监测

Selected publications in the resent 5 years:

  1. L. Wang, S. Tian and R. Zhu, Microsystems & Nanoengineering, 2023, 9, 1–10.

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王亮齐 (共同第一作者)

清华大学

Email: liangqi.wang@foxmail.com

Affiliation(s): 清华大学精密仪器系微纳测控与健康监测技术实验室

Main research areas：可穿戴健康监测

Selected publications in the resent 5 years:

  1. L. Wang, S. Tian and R. Zhu, Microsystems & Nanoengineering, 2023, 9, 1–10.

  2. L. Wang, S. Liu, G. Li and R. Zhu, Biosensors and Bioelectronics, 2021, 188, 113325.

  3. L. Wang, R. Zhu and G. Li, ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 1953–1961.

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朱荣(通讯作者)

清华大学

Email: zr_gloria@mail.tsinghua.edu.cn

Affiliation(s): 清华大学精密仪器系

Main research areas：微米纳米器件与系统技术，智能测控系统技术，生物医疗检测

Selected publications in the resent 5 years:

  1. G. Li, S. Liu, L. Wang and R. Zhu, Science Robotics, 2020, 5, eabc8134.

  2. S. Liu, J. Zhang, Y. Zhang and R. Zhu, Nature Communications, 2020, 11, 5615.

  3. G. Li, S. Liu, Q. Mao and R. Zhu, Advanced Science, 2022, 9, 2104969.

  4. J. Yuan, Y. Zhang, G. Li, S. Liu and R. Zhu, Advanced Functional Materials, 2022, 32, 2204878.

  5. J. Yuan, Y. Zhang, C. Wei and R. Zhu, Advanced Science, 2023, 10, 2303114.

ORCID (Open Researcher and Contributor ID) (optional): 0000-0001-5363-9519

论文链接：

https://doi.org/10.1039/D3MH01999C

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来源：RSC

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