前沿成果｜Nature Communications刊发天大机械系突破性合作成果：研发保形可拉伸压电微系统，实现免校准连续血压精准监测

2026-02-04

（通讯员：梁存满）近日，天津大学机械工程学院机械系梁存满副研究员与香港中文大学、香港城市大学等单位合作，在无袖带血压监测技术领域取得重大突破。相关研究成果以“A conformal piezoelectric microsystem for demographic-adaptive and calibration-free cuffless blood pressure monitoring”为题，发表于国际顶级期刊《Nature Communications》（《自然・通讯》），为长期、精准的心血管健康监测提供了全新解决方案。

随着可穿戴医疗技术的快速发展，无袖带血压监测因非侵入性、连续性优势，成为高血压早期筛查和个性化医疗的关键技术手段。然而，现有设备普遍存在两大核心痛点：长期使用需频繁校准才能保证准确性，且难以适配不同性别、年龄、肤色人群的血管生理差异，严重限制了其临床应用与普及。针对上述难题，研究团队创新性地提出器件设计+算法优化的一体化解决方案，研发出保形可拉伸压电微系统（CSPM）。该系统集成了两种核心传感模块：基于空腔增强型压电薄膜的脉搏波形传感器，灵敏度较传统设计方案提升约160倍，能精准捕获脉搏波信号；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4.928 μm。两种传感器能够在同一局部血管区域同时工作，实现脉搏波速度（PWV）与血管直径的精准同步测量，为血压计算提供了全面的血流动力学参数支撑。该微系统还具备出色的穿戴性能：整体厚度不足450 μm、重量小于1g，采用低刚度硅橡胶封装，可拉伸至40%，能紧密贴合手腕等曲面皮肤，且疏水防汗、生物相容性优异，连续工作3小时温度保持稳定，可满足长期不间断监测需求。

在算法层面，团队构建了基于人口统计学的自适应血压模型，同时引入时间衰减补偿策略，有效解决可穿戴传感器轻微滑移导致的测量偏差，确保长期血压监测稳定性。研究团队对45名受试者开展测试，测试结果显示其在不同性别、年龄、肤色人群中均表现出稳定准确性，且能精准跟踪7天内日常活动（包括举重、跑步等）中的血压变化，另外无需个体校准即可直接使用，收缩压平均绝对误差仅5.22 mmHg，舒张压仅4.57 mmHg，精度媲美专业袖带式医疗设备。

这项技术突破了无袖带血压监测的频繁校准难题和人群适配瓶颈，为可穿戴医疗设备的临床转化奠定了重要基础，未来有望广泛应用于高血压筛查、心血管疾病预警和管理等场景，助力个性化医疗和健康管理新模式的发展。