新加坡國大無電池皮膚貼片，瞄準睡眠、運動中的全天候血壓監測

新加坡國立大學（NUS）研究人員研發了一套無電池表皮感測網絡，目標是在使用者睡覺、運動及日常活動期間，持續估算收縮壓。這套原型不把電池和完整電子設備塞進手錶，而是利用兩個貼附於皮膚的感測器、智慧手機，以及縫入衣物的導電布料組成可穿戴系統。

不過，它目前仍是研究概念驗證，並非可以直接上市使用的醫療監測器。相關測試只有 5 名使用者，未來仍須進行更大規模的驗證，才能評估它是否能取代經臨床認證的血壓設備。

為什麼要持續監測血壓？

傳統血壓檢查通常要求使用者坐下、保持靜止，再以手臂袖帶量度。這種方式適合取得休息狀態下的讀數，卻可能錯過一個人全天血壓變化的重要片段。

睡眠與起床時段可能呈現不同模式

深度睡眠期間，以及剛起床不久，血壓往往不會被量度。夜間變化，或起床後明顯上升的情況，可能因此在偶爾進行的白天測量中被忽略。NUS 的研究方向，是在這些變化實際發生的情境中捕捉訊號，而不只依賴零散的靜止狀態讀數。

運動會讓收縮壓快速變化

運動期間，收縮壓可能迅速升高或改變。若能在活動中持續監測，研究人員和臨床醫生便有機會了解休息時袖帶讀數無法呈現的異常反應。研究團隊表示，他們曾在通勤、睡眠及運動期間測試系統，包括較劇烈的運動。

手臂袖帶與手腕穿戴裝置各有取捨

手臂袖帶式血壓計仍是最熟悉的參考工具，但袖帶充氣可能打擾睡眠，使用者量度時通常也要保持不動。手腕穿戴裝置則較適合長時間佩戴，但需要充電；此外，無袖帶血壓估算仍須與公認的參考方法仔細比對和驗證。

NUS 原型試圖同時處理這兩項限制：讓感測器在日常活動中留在皮膚上，並避免每個感測器各自配置電池。不過，佩戴方便並不等於已具備臨床使用資格。

胸口與手腕感測器如何估算血壓？

這套系統不是透過手臂袖帶加壓來直接測量血壓，而是結合兩種彼此相關的生理與時間訊號：

1. 胸口感測器記錄心臟電氣活動。 乾式鉑電極會偵測與心臟收縮、把血液泵出有關的電氣事件。
2. 手腕感測器偵測脈搏抵達。 光學感測器會量度手腕附近隨脈搏出現的血容量變化。
3. 系統計算兩個事件之間的延遲。 這段時間稱為「脈搏傳導時間」（pulse-transit time），指與脈搏相關的波從心臟傳向手腕所需的時間。
4. 利用時間差估算收縮壓。 一般而言，傳導時間越長，血壓往往越低；系統因此可推算血壓變化，但不像袖帶式血壓計那樣直接量度壓力。

因此，這套裝置更準確的說法是「無袖帶血壓估算器」。它的結果取決於感測器訊號、時間計算和校準，必須在不同使用者及不同活動狀態下，與既有的標準測量結果比較，才能評估實際表現。

一件衣服如何供電並傳輸資料？

在這個原型中，一件普通的長袖上衣成為可穿戴感測網絡的一部分。銅鎳導電布料軌道連接不同感測位置，而使用者則把智慧手機佩戴在上臂位置。

系統以兩個無線頻道分工：

• 13.56 MHz NFC 近場供電： 智慧手機內的線圈產生磁場，感測器線圈把近場能量轉換成電流。
• 2.4 GHz 藍牙傳輸資料： 感測器獲得供電後，便透過藍牙把生理測量資料傳回智慧手機。

這種紡織結構把近場供電頻道與藍牙資料頻道分開。換句話說，智慧手機同時扮演系統樞紐：為分散在身上的感測器提供能量，並接收它們傳回的資料，而皮膚上的感測器不需要內置電池。

這項構想也延續了早期「近場連接衣物」的研究，當時研究人員已利用衣物在身體不同位置之間建立無電池感測器的供電和資料連接。

研究合作與背後動機

根據相關報道，這項開發工作於 2021 年在 NUS 無線生物電子學研究組展開，並與亞利桑那大學及清華大學研究人員合作。研究成果其後以「用於連續收縮壓監測的無電池無線表皮感測網絡」為題，刊登於《Nature Electronics》。

項目也有個人層面的出發點。研究員 Selman Kurt 的父親曾出現「白袍高血壓」——即在醫療環境中量度到較高血壓——而 24 小時袖帶監測在睡眠時反覆充氣，令他感到不適。這段經歷凸顯了人們對一種不那麼干擾生活、卻能觀察整日整夜血壓變化方式的需要。

商業化前仍要解決什麼問題？

這套原型下一步要改善的，不只涉及臨床驗證，也包括日常使用的細節。

讓手機即時顯示讀數

研究團隊的目標系統將包括一個應用程式，在智慧手機上即時顯示血壓讀數。要走出實驗室，系統必須把感測訊號轉換成清晰、穩定而且使用者容易理解的資訊。

提高導電布料的耐用度

目前布料大約可承受 10 次洗滌，之後傳輸供電和資料的能力便開始下降。若要把感測功能真正融入日常衣物，導電布料必須更可靠地承受反覆清洗和長期穿著。

進行更大規模的臨床驗證

5 人測試可以展示系統架構是否可行，卻不足以證明它能在廣泛人口中保持準確，也不能單憑此結果認定裝置適合診斷用途。後續研究需要招募更多使用者，在更多活動和健康狀況下，將估算結果與獲接受的血壓參考方法比較。若要作臨床商業用途，還需要完成相關監管驗證。

結論：衣物變成感測網絡，但離醫療產品仍有距離

NUS 系統的主要突破在於整體架構：把貼附皮膚的感測器、透過衣物傳送的無電池供電，以及以智慧手機收集資料的方式結合起來。這或許能更完整地觀察睡眠、起床、運動和一般活動期間的血壓模式，補足間歇性袖帶測量只能提供有限情境資訊的不足。

但現階段，它應被視為具潛力的研究原型，而不是經驗證血壓計的替代品。要真正走向實用，仍須證明大規模測試下的準確度、提升導電布料的耐洗能力，並在可行的穿戴系統中提供可靠的即時讀數。