我国科研团队攻克无袖带血压监测技术难题 可穿戴设备实现免校准精准测量

(问题)高血压及其并发症仍是影响居民健康的主要风险因素之一。随着可穿戴技术和远程医疗的发展,非侵入、连续的无袖带血压监测被视为日常筛查、风险预警和慢病管理的重要方向。但行业长期卡两道难题上:其一,多数产品在长期使用中容易受到佩戴位置变化、皮肤状态和环境因素影响,往往需要反复校准才能保持准确;其二,不同性别、年龄、肤色等人群在血管结构和生理特征上差异明显,算法很难用同一套模型同时兼顾普适性与精度,影响其在临床场景的规模化应用。 (原因)传统无袖带方案多依赖单一信号源(如光电容积脉搏波)或间接特征,对运动伪影、接触压力和个体差异更敏感,血压估计容易出现漂移。日常佩戴中设备难免发生轻微滑移,长期连续监测的误差也会随时间累积。归根结底,一上硬件难以稳定获取足够丰富且可重复的血流动力学信息,另一方面算法对人群差异与时间漂移缺少系统补偿,最终表现为“频繁校准、难以跨人群”。 (对策)针对这些痛点,天津大学机械工程学院梁存满副研究员团队联合香港中文大学、香港城市大学等单位,提出“器件设计与算法一体化”的路径,研发保形可拉伸压电微系统。该系统同一局部血管区域集成两类关键传感模块:一是基于空腔增强型压电薄膜的脉搏波形传感器,用于高灵敏捕捉脉搏波信号,团队报告其灵敏度较传统设计提升约160倍;二是2×4阵列式超声传感器,可实时测量血管直径及其动态变化,分辨率达到4.928微米。两类信号同步采集后,可将脉搏波速度与血管直径等关键参数联合用于血压计算,为估计提供更完整的血流动力学依据。 在佩戴体验上,该微系统整体厚度不足450微米、重量小于1克,采用低刚度硅橡胶封装,可拉伸至40%,可贴合手腕等曲面皮肤,并具备疏水防汗与生物相容性。团队还报告其连续工作3小时温度保持稳定,更提高了日常连续监测的可用性。 算法层面,研究团队构建基于人口统计学信息的自适应血压模型,并引入时间衰减补偿策略,用于修正长期佩戴中因轻微滑移等因素带来的偏差,以增强跨人群适配与长期稳定性。研究对45名受试者进行验证,结果显示该系统在不同性别、年龄、肤色等人群中保持较稳定的准确性,并能跟踪7天日常活动(包括跑步、举重等)中的血压波动,实现无需个体校准的直接使用。其收缩压平均绝对误差为5.22毫米汞柱、舒张压为4.57毫米汞柱,精度接近专业袖带式测量设备。 (影响)业内人士认为,该进展的意义不仅在于提升单次测量精度,更在于在同一系统中同时推进“长期连续、免校准、跨人群适配”三项关键指标,有望降低使用门槛和维护成本,为居家管理、基层筛查和院外随访提供更可靠的数据基础。若后续能在更大样本和更多场景中持续验证,将推动血压管理从“间断测量”走向“连续评估”,提升高血压早识别、早干预的可操作性。 (前景)从趋势看,可穿戴生命体征监测正从“单传感、单指标”转向“多模态、可解释、可验证”。下一步,该技术仍需在更长时程佩戴、复杂环境干扰、不同疾病人群,以及与临床金标准对照等开展系统评估,并在功耗、舒适性、数据安全与合规应用上形成完整闭环。随着传感器微系统、材料封装与自适应算法持续迭代,无袖带血压监测有望在高血压筛查、心血管风险预警与个体化健康管理等领域进一步拓展。

从“能测”到“测得准、测得久、用得广”,无袖带血压监测的关键在于把实验室精度转化为真实生活中的稳定可靠;此次腕上微系统通过多模态传感与自适应模型合力推进,体现出可穿戴医疗向临床可用迈进的方向。未来,只有在更严格的医学证据与产业化标准下接受检验,并与规范诊疗流程衔接形成闭环,连续监测数据才能真正转化为可执行的健康决策,更好服务公共健康管理与个体健康改善。