【儀表網 研發快訊】連續、精準的血壓監測對于高血壓等心血管疾病防控至關重要。近年來，可穿戴傳感技術為連續生理監測提供了新的路徑，但其性能仍受到電池體積與重量的限制，不僅影響穿戴舒適性和續航能力，還會在動態場景中引入運動偽影，制約信號質量與長期穩定性。因此，發展無需電池、具備無線供能與高速通信能力的可穿戴生理傳感網絡，實現血壓等生理信號的高保真連續監測，成為這一領域亟待突破的方向。
近日，清華大學深圳國際研究生院田曦助理教授團隊聯合國內外多家單位，研發出一種無線無源的表皮傳感網絡(epidermal sensor network)，實現了在日?；顒幽酥吝\動場景中的連續收縮壓監測。
基于一種可集成于日常服裝中的雙模超材料織物(metamaterial textile)，該生理傳感網絡的數據與能量可實現無線傳輸。其將13.56MHz無線供能與2.4GHz無線通信分離到兩個獨立通道中，在兼顧無線供能效率的同時，實現了更高速率的數據傳輸，為連續、高保真、多節點生理監測提供了新的技術路徑。
在傳感器方面，研究團隊設計了一系列無線無源的表皮電子傳感器，構建了由心電(ECG)與光電容積脈搏波(PPG)傳感器組成的系統。該系統采用無電池的柔性貼膚設計，可在運動狀態下減少運動偽影、實現穩定信號采集，并兼具良好的佩戴舒適性與長期使用能力。
通過同步采集ECG與PPG信號并結合脈搏傳導時間(PTT)，該系統實現了連續收縮壓估計。實驗結果表明，系統能夠長期穩定地進行連續血壓監測，且與標準測量結果保持良好一致性。研究團隊進一步在通勤、睡眠、運動等場景中驗證了系統性能。結果顯示，該無線無源生理傳感網絡能夠在真實動態環境下連續監測心率、血氧和收縮壓等生理參數。
研究成果以“用于連續收縮壓監測的無線無源表皮傳感網絡”(A battery-free wireless epidermal sensor network for continuous systolic blood pressure monitoring)為題，于4月10日發表于《自然·電子學》(Nature Electronics)。
清華大學深圳國際研究生院助理教授田曦、美國亞利桑那大學副教授菲利普·古特魯夫(Philipp Gutruf)、新加坡國立大學副教授何思遠(John S. Ho)為論文通訊作者。新加坡國立大學博士畢業生塞爾曼·庫爾特(Selman A. Kurt)、亞利桑那大學博士畢業生凱文·卡斯珀(Kevin A. Kasper)和清華大學深圳國際研究生院2022級博士生徐慶昊為論文共同第一作者。
研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、深圳市科技計劃、清華大學深圳國際研究生院雙螺旋中心、新加坡國立大學健康創新與技術研究所的資助。
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