首爾大學(xué)工程學(xué)院研發(fā)“皮膚貼片”式可穿戴設(shè)備,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)血壓監(jiān)測
首爾大學(xué)工程學(xué)院近日宣布,其研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種可像創(chuàng)可貼一樣貼附于皮膚的可穿戴電子設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)長時(shí)間、實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測血壓。這一成果因其便捷性與創(chuàng)新設(shè)計(jì),正引發(fā)全球關(guān)注。
不同于傳統(tǒng)的袖帶式血壓計(jì)(cuff-based monitor)需要通過充氣氣囊加壓手臂進(jìn)行單次測量,這款新型電子貼片小巧柔韌,直接貼在皮膚上即可持續(xù)測量血壓,顯著提升了舒適性與可用性。
此次研究由首爾大學(xué)機(jī)械工程系可穿戴軟電子實(shí)驗(yàn)室(Wearable Soft Electronics Lab)高承煥教授(Seung Hwan Ko)團(tuán)隊(duì)與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University)聯(lián)合完成,成果已發(fā)表于《Advanced Functional Materials》網(wǎng)絡(luò)版。
突破傳統(tǒng)測量方式的局限
據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù),全球約有13億高血壓患者,但僅有21%能有效控制病情?,F(xiàn)行的袖帶式測量方式僅能獲取單次數(shù)據(jù),且笨重不適合日常長時(shí)間佩戴,還容易因佩戴位置不準(zhǔn)或測量時(shí)心理壓力變化而出現(xiàn)誤差。這些局限使得個(gè)體血壓隨生活狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化的情況難以及時(shí)捕捉,不利于心血管疾病的早期診斷與預(yù)防。
從心臟信號(hào)延遲找到新突破
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),心臟同時(shí)產(chǎn)生的電信號(hào)(electrocardiogram, ECG)和機(jī)械信號(hào)(pulse)到達(dá)手腕的時(shí)間差與血壓水平密切相關(guān):
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高血壓 → 血流速度快 → 時(shí)間差縮短
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低血壓 → 血流速度慢 → 時(shí)間差延長
基于這一原理,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出能夠在每次心跳時(shí)精確捕捉兩類信號(hào)并進(jìn)行分析的系統(tǒng),從而實(shí)時(shí)計(jì)算收縮壓和舒張壓。
液態(tài)金屬+激光燒結(jié)工藝
要實(shí)現(xiàn)這一功能,需要極高靈敏度的皮膚傳感。研究人員選用了一種在室溫下保持液態(tài)且導(dǎo)電性能優(yōu)異的**液態(tài)金屬(liquid metal)**作為核心材料。它的彈性與皮膚相近,非常適合貼附佩戴。
然而,液態(tài)金屬表面張力極高,很難精確繪制電路。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出**“激光燒結(jié)”(laser sintering)**方法:
通過將分散的液態(tài)金屬微粒用激光加熱,使其在指定位置熔合成導(dǎo)電線路。
這種工藝無需額外化學(xué)添加劑,即可在皮膚貼片上形成高導(dǎo)電性、可大幅變形的電路,并可承受原長700%的拉伸以及超過1萬次反復(fù)拉伸而不失性能。
驗(yàn)證與應(yīng)用前景
實(shí)驗(yàn)證明,該設(shè)備能同時(shí)精確測量心電信號(hào)與脈搏波,并在運(yùn)動(dòng)前后成功監(jiān)測到血壓的快速變化與恢復(fù),其精確度優(yōu)于現(xiàn)有袖帶法。
這種“貼上就能測”的設(shè)備,不僅讓高血壓等慢病患者能隨時(shí)隨地掌握血壓變化,也可在運(yùn)動(dòng)過程中追蹤血壓波動(dòng),為個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方、健身指導(dǎo)提供數(shù)據(jù)支持。未來,該技術(shù)還可擴(kuò)展到智能手表、醫(yī)用貼片、可穿戴衣物傳感器等領(lǐng)域,推動(dòng)真正的**智能健康管理(smart health care)**普及。
高教授表示:“這項(xiàng)研究挑戰(zhàn)了‘血壓測量每天一次就夠’的傳統(tǒng)觀念,提出了一種可非侵入、實(shí)時(shí)監(jiān)測生理信號(hào)的新型健康管理界面?!?/p>
目前,該團(tuán)隊(duì)正繼續(xù)研究將其與無線通信、AI數(shù)據(jù)分析等功能整合,以提升技術(shù)的實(shí)用性和可擴(kuò)展性。
參考文獻(xiàn):Jung Jae Park et al, Highly Sensitive Cuffless Blood Pressure Monitoring with Selective Laser‐Sintered Liquid Metal Conductors,?Advanced Functional Materials?(2025).?DOI: 10.1002/adfm.202505089
編輯:王洪
排版:李麗


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