基于自供电盒结脉冲波传感器的颈带式耳机在心血管症状连续监测中的应用

研究人员针对传统血压监测设备便携性和舒适性不足的问题，开发了一种基于自供电盒结脉冲波传感器(SBKP)的颈带式耳机。该设备通过ECG-SBKP配对实现无袖带血压监测，灵敏度达38.17 mVPa-1，分辨率0.006 kPa，可连续监测不同体位和音乐环境下的血压变化，为家庭心血管健康管理提供新方案。

　　

心血管疾病是全球范围内的主要健康威胁，而血压(BP)作为关键的生命体征，其持续监测对疾病预防和管理至关重要。然而，传统的袖带式血压计存在体积大、测量间隔长等问题，无法满足家庭场景下的连续监测需求。在加拿大不列颠哥伦比亚省，每1000人仅配备2.47名医生，医疗资源紧张进一步凸显了开发便携式监测设备的必要性。

针对这一挑战，Simon Fraser University的研究团队Tae-Ho Kim等人创新性地将韩国传统盒结工艺与摩擦电机制相结合，开发出自供电盒结脉冲波传感器(SBKP)。该研究发表在《npj Biomedical Innovations》上，提出了一种集成ECG、PPG和SBKP传感器的颈带式耳机解决方案，实现了无创、无袖带的连续血压监测。

研究团队采用了三项关键技术：1)基于PET-PTFE材料对的盒结结构传感器设计，通过多层堆叠增加有效接触面积；2)脉冲波信号处理算法，自动计算脉搏传导时间(PTT)；3)蓝牙无线传输系统，实现与智能手机的实时数据同步。研究招募了7名受试者进行设备验证，包括不同体位和音乐刺激下的血压监测实验。

研究结果显示，SBKP传感器展现出优异的性能指标：灵敏度达38.17 mVPa^-1，分辨率0.006 kPa，在0.4 kPa压力下响应时间为6.2±0.4 ms。盒结结构使电压输出比平面型传感器提高26%，能量存储达338.4 nJ。设备可检测人体多个部位（手腕、脸颊、颈部）的脉搏波，与PPG信号具有良好一致性（K值0.317-0.363）。

在血压监测方面，研究建立了PTT与血压的线性关系模型(BP=aPTT+b)。通过ECG-SBKP配对测得PTT_E-T，与袖带式血压计的Bland-Altman分析显示，收缩压和舒张压的平均差异分别为-0.66 mmHg和-4.45 mmHg，符合AAMI标准。连续监测实验表明，设备能捕捉体位变化（坐、卧、站立）导致的血压波动，如受试者从坐姿转为卧姿时血压差异达14 mmHg。

特别值得注意的是，作为"可听戴设备"(earable)，该颈带式耳机整合了音乐播放功能，首次实现了音乐疗法对血压影响的实时监测。实验发现，蚊子声音刺激可使受试者血压升高19 mmHg，而个人偏好音乐能降低血压至98 mmHg，展现出音乐干预在心血管健康管理中的应用潜力。

这项研究的创新之处在于：1)将传统工艺与现代传感技术结合，开发出高性能自供电传感器；2)首次实现集成音乐功能的连续血压监测系统；3)为家庭心血管健康管理提供便携解决方案。设备的小型化设计（15×15 mm²接触面积）和低功耗特性（摩擦电机制）使其适合日常佩戴，有望缓解医疗资源紧张问题，推动远程医疗发展。未来研究可进一步优化算法，提高对不同血管特性个体的血压预测准确性。