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醫療設備創新,皮膚狀傳感器可實時監測血壓?

2020-04-25
來源:21ic中國電子網

隨著傳感器技術的發展,監測設備越來越小型化,智能穿戴設備也逐漸成為人們日常生活常用的健康管理產品。

人們已經習慣通過運動手表或者智能手環記錄每天的運動情況以及心率、睡眠情況等身體數據。對身體情況的實時監測除了為調整健身計劃提供依據,也對疾病的預防、診斷與治療有巨大的幫助,因此可穿戴設備的發展已經開始從健康領域轉向了醫療領域。這也意味著市場對可穿戴設備監測數據的準確性有了更高的要求。

目前,智能手環和運動手表等可穿戴設備測量心率、血壓等數據的方法主要是光電法。利用LED光源向皮膚發射一束光。當心臟收縮泵血時,血管中的血液流量大,含氧血紅蛋白的比例高,血液傾向于反射紅光吸收綠光;而當心臟舒張時,血液對光的吸收和反射情況會出現變化。設備通過光電接收管接收反射的光信號并轉化為電信號,信號的周期性變化與脈搏相同,根據接收到的信號就可以檢測心率以及血壓情況。

可穿戴醫療設備對身體數據的要求更多,除了心率和血壓,還需要血氧等,對準確性的要求也很高。現在智能手環的檢測水平還無法滿足醫療需要,而且手環/手表實時監測身體數據還需要正確佩戴,不能漏光。隨著柔性電子材料的發展,越來越多的研究者開始嘗試研發直接貼合皮膚的檢測設備。

國內外已經有很多柔性可穿戴電子設備的研究成果,例如美國材料學家約翰·羅杰斯研發的皮膚狀傳感器可用于全身的溫度和壓力傳感,美籍華裔物理學家王中林將自驅動電子系統與柔性可穿戴設備結合開發的電子皮膚,我國復旦大學研究團隊研發的纖維狀的可植入式生物傳感器等等。

近日,清華大學航天航空學院、柔性電子技術研究中心馮雪教授課題組在柔性可穿戴醫療設備方面又有了新的成果。研究團隊利用柔性超薄光電傳感器件與電路研發出一種可以自然貼附在皮膚上連續實時測量血壓和血氧的監測系統。監測得到的數據符合醫學檢測要求。研究成果發表在《國家科學評論》上。

該柔性電子系統在智能手環光電法測量血壓的基礎上有所發展,將光電器件集成到生物兼容性材料上,制作出可以自然與人體皮膚貼合的輕薄電子產品。在測量人體的血壓和血氧數據時,還會實時通過藍牙芯片將檢測數據發送到手機等智能終端。根據臨床試驗,該柔性電子系統測量的血壓數據與傳統的袖帶式測量法的檢測結果非常接近,符合醫療級監測標準。這說明該柔性電子系統的檢測書庫可以直接應用于臨床診斷與治療中。

數據的準確性依賴于研究團建立的較為完善的血壓和測量參數之間關系的理論模型,同時研究者還考慮了器件變形對測量的干擾情況。

可穿戴醫療設備帶來的移動式個體化醫療檢測存在的最大問題就是檢測數據的精度與醫院專業的檢測儀器有較大的差距。清華大學這項新的研究成果在檢測精度上有了巨大的突破,對于其它可穿戴醫療設備的研究有著很大的借鑒意義。當這項新的血壓監測方式投入實用,將極大降低醫療成本,掀起醫療檢測領域的變革。

那么,而對醫療儀器行業來說,當傳統檢測儀逐漸被替代,這些儀器的生產廠家將面對巨大的挑戰。


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