血壓是一個關鍵的生命體征，可以讓我們深入了解心血管健康。但是臨床醫生通常每年只測量幾次血壓——而且這些測量值可能并不總是準確的（例如，也許你在醫生辦公室感到緊張）。可以連續監測血壓的可穿戴設備將提供更多信息讀數，使臨床醫生能夠觀察趨勢并檢測隨之而來的血壓變化，最終改善心臟健康。
近十年前，NIBIB 與印度政府合作，率先開展了一項國際努力開發可穿戴的無袖口系統。基于多年的研究，科學家們現在正在對這種設備進行微調。該設備由世界上最薄的材料之一石墨烯制成，佩戴在手腕下方，可以測量血壓，其精度與標準血壓袖帶相當。雖然該技術仍處于早期階段，但研究人員預計該顯示器將全天候 24/7 佩戴。該設備最近在 《Nature Nanotechnology》期刊中有所描述。
“血壓監測儀是在 19 世紀末開發的，核心技術沒有發生重大變化，”NIBIB 健康信息技術部項目主任 Tiffani Lash 博士解釋說。“與傳統的血壓袖帶不同，該設備可以實現連續和不顯眼的監測，這可以為遠程、全天候的血壓評估鋪平道路。由于心血管疾病是全球死亡的主要原因，因此這種設備有能力減少可能可預防的死亡。”
乍一看，血壓計就像一個臨時紋身——石墨烯和里面的微小組件就像小而透明的貼紙，直接貼在皮膚上。應用甚至是相似的：將連接在薄紙條上的設備放在皮膚上，用水將紙弄濕，然后輕輕取下紙，將血壓計留在后面。
研究作者、德克薩斯大學奧斯汀分校教授 Deji Akinwande 博士解釋說，之前已經研究過類似的“電子紋身”，但它們通常使用不完全貼合皮膚的金屬薄膜。“對于以前的設備，金屬膜和皮膚之間存在大量滑動，導致運動偽影，可以掩蓋我們試圖捕捉的真實信號，”他說。“因為石墨烯非常薄且靈活，它不會受到運動偽影的影響，我們可以在很長一段時間內捕獲精確的測量結果。”
紋身不像傳統監測器那樣直接測量血壓。相反，紋身依賴于生物阻抗——一種衡量身體抵抗電流的方法。紋身包含微小的電極，可以向手腕的動脈施加小電流，然后感知電流如何受到動脈的影響。然后可以使用機器學習將這些生物阻抗測量值轉換為血壓讀數。
研究人員評估了七名健康人的生物阻抗紋身。平均而言，每個參與者都被連續監測了大約四個小時，每個參與者大約進行了 2,000 次測量。參與者進行了各種練習來有意提高血壓，例如完成手握練習、騎固定自行車或進行瓦爾薩爾瓦動作（當一個人試圖在他們的嘴巴閉上并捏住鼻子時用力呼氣）。在這些實驗中，參與者還佩戴了醫療級血壓監測儀以提供參考血壓測量——研究人員發現，他們的生物阻抗紋身可以高精度地確定參與者的血壓。
接下來，研究人員評估了他們的系統在超出初始實驗評估范圍的情況下計算血壓讀數的能力。參與者被邀請進行額外的活動，例如步行或進行劇烈運動（例如大量出汗的戶外步行或俯臥撐）。在這些活動之后，研究人員評估了血壓讀數（當參與者靜止時測量）。雖然生物阻抗紋身可以承受光、熱、水或汗的暴露，但在運動后監測期間，它們的血壓準確度略有下降。研究人員將繼續將其他數據（包括運動引起的更高血壓測量值）納入他們的機器學習算法中——這應該會提高它們的準確性。
研究人員還設想進一步優化他們的設備，以便可以無線傳輸血壓數據。截至目前，紋身需要使用細金線連接到外部設備，這樣才能讀取血壓。
研究作者 Roozbeh Jafari 博士說：“第一代設備仍處于早期階段，但這項技術的前景是它可以隨時佩戴并提供豐富的生物物理數據。”德克薩斯 A&M 大學教授和 NIBIB 資助的主要作者。“血壓和高血壓與嚴重且危及生命的健康狀況有關，持續監測這一生命體征的能力可以為改善公共衛生的積極干預提供信息。”
而作為研究表明大流行期間血壓水平升高，尋找持續監測血壓的方法，尤其是在高血壓患者中，可能變得越來越重要。
摘自《 The Graphene Council》網站
