准确和长期的血压监测不仅能显著减轻医护人员的工作负担，还能帮助他们准确判断患者的高血压评估和心血管疾病风险，并及时进行有效干预。血压检测的金标准是动脉导管法，然而这种方法容易造成感染风险，也不适用于日常监护。研究人员开发了多种无创血压监测方法，包括容量控制技术，脉搏波形态分析，超声技术等。然而这些方法并没有过临床的系统性验证，相较于示波法的准确性不足。因此，一种兼具准确性和无创可穿戴的血压传感器是当前的重要需求。

本论文提出了一种微型空腔辅助的可穿戴血压传感器（MAGPS）。通过仿真和理论分析探究了传感器的工作机理和失效机理，指导了微腔的设计。微腔可以取代笨重的袖带，用于压迫血管以进行血压数据采集，也大大提高了传感器的量程。

得益于所设计的微腔结构，石墨烯压力传感器的量程提高到1050 kPa，具有15.4 kPa^-1的灵敏度。本论文构建了包含9位正常血压受试者和5位高血压患者的数据库，其中包含228个血压数据以及11804个脉搏波切片。最后，结合MAGPS和两阶段CNN算法对血压进行自动检测。第一阶段算法通过脉搏波判断受试者是否患有高血压。然后，第二阶段算法在10 mmHg误差范围内诊断收缩压和舒张压的准确率分别为93.5%和97.8%。

图1 MAGPS的结构和应用，以及石墨烯的表征

中山大学生物医学工程学院是论文第一单位，中山大学生物医学工程学院硕士研究生罗金安是文章的第一作者，中山大学乔彦聪副教授和周建华教授、清华大学集成电路学院任天令教授、中山大学附属第七医院李波副主任医师是论文的通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学青年基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市科技计划、深圳市优秀科技创新人才培养项目、清华大学北京信息科学与技术国家研究中心开放课题、广东省传感技术与生物医学仪器重点实验室的支持。

通讯作者乔彦聪现为中山大学生物医学工程学院副教授，2021年6月博士毕业于清华大学集成电路学院。申请人目前为中国老年保健医学研究会数智医疗分会委员，中国微米与纳米技术学会高级会员。研究方向是基于柔性电子皮肤的生理信号传感器用于监测脉搏、血压、汗液、血压、声音、呼吸、心电图、肌电图、脑电图等生理信号，同时在热声效应声源与智能软体机器人方面开展研究。主持国家自然科学基金青年基金，广东省自然科学基金面上项目，深圳市优创人才计划项目，北京信息科学与技术国家研究中心开放课题等多个项目。截至目前，乔彦聪副教授已经发表论文50余篇，其中以第一作者与通讯作者身份在Advanced Functional Materials(2篇)、Nano-Micro Letter、InfoMat、ACS Nano (4篇)、Nano Research、Chemical Engineering Journal、Small、Journal of Materials Chemistry A、Advanced Healthcare Materials、ACS Applied Materials & Interfaces、Carbon、Nanoscale (2篇)等知名期刊发表论文23篇(含共同一作与共同通讯作者)，Google Scholar引用2200余次，h因子26，i10因子33。授权第一发明人发明专利4项。

Luo J, Wu J, Zheng X, et al. Microcavity assisted graphene pressure sensor for single-vessel local blood pressure monitoring. Nano Research, 2024, 17(11): 10058-10068. https://doi.org/10.1007/s12274-024-6969-7.