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医疗设备创新,皮肤状传感器可实时监测血压?

2020-04-25
来源:21ic中国电子网

随着传感器技术的发展,监测设备越来越小型化,智能穿戴设备也逐渐成为人们日常生活常用的健康管理产品。

人们已经习惯通过运动手表或者智能手环记录每天的运动情况以及心率、睡眠情况等身体数据。对身体情况的实时监测除了为调整健身计划提供依据,也对疾病的预防、诊断与治疗有巨大的帮助,因此可穿戴设备的发展已经开始从健康领域转向了医疗领域。这也意味着市场对可穿戴设备监测数据的准确性有了更高的要求。

目前,智能手环和运动手表等可穿戴设备测量心率、血压等数据的方法主要是光电法。利用LED光源向皮肤发射一束光。当心脏收缩泵血时,血管中的血液流量大,含氧血红蛋白的比例高,血液倾向于反射红光吸收绿光;而当心脏舒张时,血液对光的吸收和反射情况会出现变化。设备通过光电接收管接收反射的光信号并转化为电信号,信号的周期性变化与脉搏相同,根据接收到的信号就可以检测心率以及血压情况。

可穿戴医疗设备对身体数据的要求更多,除了心率和血压,还需要血氧等,对准确性的要求也很高。现在智能手环的检测水平还无法满足医疗需要,而且手环/手表实时监测身体数据还需要正确佩戴,不能漏光。随着柔性电子材料的发展,越来越多的研究者开始尝试研发直接贴合皮肤的检测设备。

国内外已经有很多柔性可穿戴电子设备的研究成果,例如美国材料学家约翰·罗杰斯研发的皮肤状传感器可用于全身的温度和压力传感,美籍华裔物理学家王中林将自驱动电子系统与柔性可穿戴设备结合开发的电子皮肤,我国复旦大学研究团队研发的纤维状的可植入式生物传感器等等。

近日,清华大学航天航空学院、柔性电子技术研究中心冯雪教授课题组在柔性可穿戴医疗设备方面又有了新的成果。研究团队利用柔性超薄光电传感器件与电路研发出一种可以自然贴附在皮肤上连续实时测量血压和血氧的监测系统。监测得到的数据符合医学检测要求。研究成果发表在《国家科学评论》上。

该柔性电子系统在智能手环光电法测量血压的基础上有所发展,将光电器件集成到生物兼容性材料上,制作出可以自然与人体皮肤贴合的轻薄电子产品。在测量人体的血压和血氧数据时,还会实时通过蓝牙芯片将检测数据发送到手机等智能终端。根据临床试验,该柔性电子系统测量的血压数据与传统的袖带式测量法的检测结果非常接近,符合医疗级监测标准。这说明该柔性电子系统的检测书库可以直接应用于临床诊断与治疗中。

数据的准确性依赖于研究团建立的较为完善的血压和测量参数之间关系的理论模型,同时研究者还考虑了器件变形对测量的干扰情况。

可穿戴医疗设备带来的移动式个体化医疗检测存在的最大问题就是检测数据的精度与医院专业的检测仪器有较大的差距。清华大学这项新的研究成果在检测精度上有了巨大的突破,对于其它可穿戴医疗设备的研究有着很大的借鉴意义。当这项新的血压监测方式投入实用,将极大降低医疗成本,掀起医疗检测领域的变革。

那么,而对医疗仪器行业来说,当传统检测仪逐渐被替代,这些仪器的生产厂家将面对巨大的挑战。


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