智能戒指為持續生理監測提供了一種獨特的途徑，其易于佩戴，與其他智能可穿戴設備相比更加輕盈，適合夜間使用，并且可以調整尺寸以確保傳感器和皮膚之間保持理想接觸狀態。連續測量血壓（BP）對心血管健康管理具有重要的診斷和預后價值。傳統的動態血壓測量設備需要使用充氣袖帶，體積較大，具有侵入性，不適合用于頻繁或連續測量。因此，有必要采用非侵入性、更舒適的技術取代傳統的做法，以有效地捕獲血流和其它重要的血流動力學參數，同時減輕用戶的不適感。

基于光學光電容積脈搏波（PPG）和基于生物阻抗的腕戴式系統，都能夠提供非侵入性和連續測量。然后，基于PPG的系統因光線穿透度低，易導致信號質量差，同時其對皮膚特征高度敏感，易受不同膚色、體重指數和皮膚溫度影響，此外其可定制性較差。

基于生物阻抗的系統能夠克服光學系統的局限性，該模式依賴于皮膚下非常微小的、非侵入性的高頻交流電（AC）分布，以及基于不同組織類型及其獨特電特性的體積分布的電壓信號記錄。不過，生物阻抗技術面臨的一個主要挑戰是需要在電極和皮膚之間建立可靠、持久和牢固的界面來實現高接觸質量。這就需要用戶時刻關注傳感器的放置位置，給生物阻抗技術的實踐應用帶來了額外的挑戰。

據麥姆斯咨詢報道，近日，美國德克薩斯農工大學（Texas A&M University）研究人員提出一種環形生物阻抗傳感器——Bio-Z戒指，該傳感器解決了與生物阻抗信號采集系統建立持續高質量接觸的主要難題。相關研究成果已發表于npj Digital Medicine期刊。

用于動脈血流和壓力傳感的環形生物阻抗傳感器（Bio-Z戒指）

在這項工作中，研究人員引入了環形生物阻抗傳感器，充分利用生物阻抗的深層組織傳感能力，同時它不像光學模式那樣對膚色敏感。研究人員將獨特的人體手指有限元模型與參與者的詳盡實驗數據相結合，得出電極放置和尺寸的最佳設計參數，使其對動脈容量變化具有最高敏感性，同時不受膚色差異的影響。

環形生物阻抗傳感器具有各種尺寸，以適應參與實驗驗證研究個體的特定尺寸。除了保證電極與皮膚接觸外，環形生物阻抗傳感器還使用半柔性硅材料，從而為佩戴者提供輕盈無感和無縫的用戶體驗，便于用戶長期和夜間使用。

研究人員將環形生物阻抗傳感器用于評估動脈血壓，該傳感器顯示出0.81的峰值相關性，以及低誤差（收縮壓：0.11 ± 5.27 mmHg，舒張壓：0.11 ± 3.87 mmHg），涵蓋了廣泛的血壓范圍（收縮壓：89 - 213 mmHg，舒張壓：42 - 122 mmHg）。這項研究展示了環形生物阻抗傳感器在精確和連續評估血壓方面的巨大潛力。

利用環形生物阻抗傳感器和PPG傳感器捕獲不同膚色動脈脈搏波的對比圖

環形生物阻抗傳感器捕獲的收縮壓（SBP）和舒張壓（DBP）結果

這項研究工作提出的生物阻抗環傳感器可以非侵入性地捕獲重要的血流動力學參數，相較于目前的醫療診斷工具（如使用笨重袖帶的傳統血壓計）具有顯著優勢。此外，由于戒指的緊密貼合，環形傳感器確保了電極與皮膚之間的牢固接觸。因此，該傳感器能夠長時間測量提供同一部位的生物阻抗讀數，這不同于其它研究級別的可穿戴系統——雖然其它可穿戴系統可適用于各種部位（如手腕、腳踝、胸部），但它們的傳感器在運動過程中容易出現接觸丟失的問題。

研究人員稱，盡管這項研究目前主要專注于動脈血壓跟蹤，但未來他們會探索拓展更多方向，包括將這種環形生物阻抗傳感器用于其他生物醫學應用（如身體組織成分分析等）。

審核編輯：劉清