Wearable Micro-Structured Tonometric Sensor Patches for 24-Hour Ambulatory Blood Pressure Monitoring

用于 24 小时动态血压监测的可穿戴微结构张力传感器贴片

基本信息

  • 批准号:
    10680575
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT High blood pressure (BP) is the single largest risk factor for cardiovascular disease mortality. Due to the well- known limitations of clinic BP measurement, 24-hour ambulatory BP monitoring with automatic cuff devices has emerged as the gold standard method for hypertension diagnosis. Due to periodic inflation and deflation even at nighttime, the cuff devices are disruptive to patients and could diminish the clinical value of nighttime BP. Hence, cuff-less BP monitoring devices are being widely pursued. Pulse transit time (PTT), the time delay for the pressure wave to travel between two arterial sites, represents the most promising cuff-less BP measurement principle. However, there are several critical barriers in exiting PTT measurements such as: (i) subpar sensor sensitivity; (ii) poor sensor adhesion; (iii) difficulty in converting PTT measurements into BP readings; (iv) difficult in obtaining both diastolic BP (DP) and systolic BP (SP) measurements. To address these issues, the overall objective of this work is to combine arterial tonometry and PTT principles to achieve cuff-less 24-hour ambulatory BP monitoring. This will be achieved by placing two wearable tonometric sensors at arterial sites (proximal and distal) and collecting high-fidelity tonometric waveforms as well as PTT values. Our innovations in this work include: (a) integrating ionic liquid and microstructures (which can accommodate ions under pressure) in piezo-capacitive sensor to enhance both the sensitivity and dynamic range; (b) incorporating micropillars (mimicking gecko’s feet) at the sensor substrate to promote adhesion and improve the fidelity of captured waveforms; (c) calibrating tonometric waveforms with pre-constructed PTT-BP relationships (via postural changes); (d) calibrating tonometric waveforms to extract both DP and SP continuously by leveraging the similar shape of arterial tonometric and BP waveforms. The specific aims are: (1) to develop wearable sensors to obtain high-fidelity tonometric waveforms; (2) to promote the adhesion of wearable patches; (3) to develop PTT-based calibration for extracting both DP and SP; and (4) to validate the system in human studies. Our expected outcome is an accurate, cuff-less, 24-hour BP monitoring system. Successful completion of this project can lead to new clinical practices for ambulatory BP monitoring and post- surgery hypotension surveillance.
项目概要/摘要 由于高血压(BP)是心血管疾病死亡的最大单一危险因素。 诊所血压测量、使用自动袖带装置进行 24 小时动态血压监测的已知局限性 由于周期性的通货膨胀和通货紧缩,已成为高血压诊断的金标准方法。 即使在夜间,袖带装置也会对患者造成干扰,并可能降低夜间的临床价值 因此,无袖带血压监测装置正在受到广泛的关注。 对于压力波在两个动脉部位之间传播,代表了最有前途的无袖血压计 然而,现有的 PTT 测量存在几个关键障碍,例如:(i) 传感器灵敏度低于标准;(ii) 传感器附着力差;(iii) 难以将 PTT 测量值转换为 BP 读数;(iv) 难以同时获得舒张压 (DP) 和收缩压 (SP) 测量值。 针对这些问题,本工作的目标是将动脉张力测量和 PTT 原理结合起来,以实现 无袖带 24 小时动态血压监测可通过放置两个可穿戴式血压计传感器来实现。 在动脉部位(近端和远端)收集高保真张力波形以及 PTT 值。 我们在这项工作中的创新包括:(a)集成离子液体和微结构(可以容纳 压力下的离子)用于压电电容式传感器,以提高灵敏度和动态范围(b) 在传感器基板上加入微柱(模仿壁虎的脚)以促进粘附并改善 (c) 使用预先构建的 PTT-BP 校准眼压波形 关系(通过姿势变化);(d) 校准眼压波形以提取 DP 和 SP 通过利用动脉张力测量和血压波形的相似形状来持续进行具体目标是: (1) 开发可穿戴传感器以获得高保真张力波形; (2) 促进粘附力 可穿戴贴片;(3) 开发基于 PTT 的校准来提取 DP 和 SP;(4) 验证 我们的预期结果是一个准确的、无袖带的 24 小时血压监测系统。 该项目的成功完成可以为动态血压监测和术后血压带来新的临床实践。 手术低血压监测。

项目成果

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