现在，密苏里大学的研究人员正在定制一种商用手指夹装置，以提供一种快速、无创的方式来测量和持续监测血压。理查德·比菲尔德(Richard Byfield)是密歇根大学工程学院机械和航空航天工程专业的研究生，也是这项研究的主要作者，他说，该设备还可以同时测量心率、血氧饱和度、体温和呼吸频率等四项额外的生命体征。

“通常情况下，在医院或诊所计算某人的血压需要在手臂上缠绕一个充气袖带，但这种方法有三个问题——如果短时间内反复使用，可能会对某人的动脉造成损害;人们的血压可能会因为紧张而升高;它可能需要30秒才能完成，”拜菲尔德说。“我们的设备可以在5秒内记录下一个人的血压，通过放置在指尖的光学传感器来测量皮肤表面下血管反射的光量。”

这一过程被称为光容积描记术(PPG)，该设备使用位于手指上两个不同点的两个PPG传感器来捕捉人的脉搏，以计算脉搏波速度，即血液在血液中流动的速度。一旦脉搏波速度的数据被采集，它就会被无线传输到计算机上进行信号处理，并通过机器学习算法计算血压。研究人员说，其他研究也表明脉搏波速度与血压有很强的相关性。

在对26名研究参与者进行的早期测试中，该设备对收缩压的准确率约为90%，对舒张压的准确率为63%。拜菲尔德说，收缩压和舒张压的准确率不同，因为舒张压是一个人的最低血压，它会因一个人的年龄而发生显著变化，也可以由各种因素控制，包括年龄、动脉硬度、整体健康和体重。

拜菲尔德和他的同事也承认，让PPG传感器工作来获得这些测量值存在一些问题。

“通常PPG传感器会有一些问题，”拜菲尔德说。“一种被称为伪影运动——如果你在PPG传感器读取数据时移动它，它会影响所记录的波。最重要的是，我们发现压力的差异可以改变波，但在手指夹设计中，弹簧可以提供恒定的压力。这种方法之前没有被广泛研究的另一个原因是，通常这些手指夹只有一个传感器，但我们的设备中有两个传感器。”

该装置已申请临时专利。研究人员目前正致力于开发这种家用设备，他们的长期目标包括潜在的临床和商业应用。拜菲尔德说，临床应用可以帮助护士减轻一些负担，他们需要处理多个设备来监测病人的生命体征。

林建表示，研究人员还在努力将该设备纳入未来研究的数据收集中，通过开发预测性计算模型来帮助识别生命体征，这些体征可以作为多种人类疾病的指标，包括COVID-19和流感。威廉·r·基梅尔机械和航空航天工程学院研究员和副教授。

“我们的目标是让我们的设备产生更广泛的影响，而不仅仅是一种测量生命体征的新方法，”该研究的通讯作者林说。

Journal Reference:

1. Richard Byfield, Morgan Miller, Jonathan Miles, Giovanna Guidoboni, Jian Lin. Toward Robust Blood Pressure Estimation from Pulse Wave Velocity Measured by Photoplethysmography Sensors. IEEE Sensors Journal, 2021; 1 DOI: 10.1109/JSEN.2021.3134890m (accessed January 4, 2022).