【儀表網(wǎng) 儀表上游】傳感器技術(shù)的發(fā)展使監(jiān)測設(shè)備越來越小型化，智能穿戴設(shè)備也逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畛Ｓ玫慕】倒芾懋a(chǎn)品。人們已經(jīng)習(xí)慣通過運(yùn)動手表或者智能手環(huán)記錄每天的運(yùn)動情況以及心率、睡眠情況等身體數(shù)據(jù)。對身體情況的實(shí)時監(jiān)測除了為調(diào)整健身計劃提供依據(jù)，也對疾病的預(yù)防、診斷與治療有巨大的幫助，因此可穿戴設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)開始從健康領(lǐng)域轉(zhuǎn)向了醫(yī)療領(lǐng)域。這也意味著市場對可穿戴設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有了更高的要求。
目前，智能手環(huán)和運(yùn)動手表等可穿戴設(shè)備測量心率、血壓等數(shù)據(jù)的方法主要是光電法。利用LED光源向皮膚發(fā)射一束光。當(dāng)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(dāng)心臟舒張時，血液對光的吸收和反射情況會出現(xiàn)變化。設(shè)備通過光電接收管接收反射的光信號并轉(zhuǎn)化為電信號，信號的周期性變化與脈搏相同，根據(jù)接收到的信號就可以檢測心率以及血壓情況。
可穿戴醫(yī)療設(shè)備對身體數(shù)據(jù)的要求更多，除了心率和血壓，還需要血氧等，對準(zhǔn)確性的要求也很高。現(xiàn)在智能手環(huán)的檢測水平還無法滿足醫(yī)療需要，而且手環(huán)/手表實(shí)時監(jiān)測身體數(shù)據(jù)還需要正確佩戴，不能漏光。隨著柔性電子材料的發(fā)展，越來越多的研究者開始嘗試研發(fā)直接貼合皮膚的檢測設(shè)備。
國內(nèi)外已經(jīng)有很多柔性可穿戴電子設(shè)備的研究成果，例如美國材料學(xué)家約翰·羅杰斯研發(fā)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(xué)家王中林將自驅(qū)動電子系統(tǒng)與柔性可穿戴設(shè)備結(jié)合開發(fā)的電子皮膚，我國復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊研發(fā)的纖維狀的可植入式生物傳感器等等。
近日，清華大學(xué)航天航空學(xué)院、柔性電子技術(shù)研究中心馮雪教授課題組在柔性可穿戴醫(yī)療設(shè)備方面又有了新的成果。研究團(tuán)隊利用柔性超薄光電傳感器件與電路研發(fā)出一種可以自然貼附在皮膚上連續(xù)實(shí)時測量血壓和血氧的監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)符合醫(yī)學(xué)檢測要求。研究成果發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。
該柔性電子系統(tǒng)在智能手環(huán)光電法測量血壓的基礎(chǔ)上有所發(fā)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(chǎn)品。在測量人體的血壓和血氧數(shù)據(jù)時，還會實(shí)時通過藍(lán)牙芯片將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)等智能終端。根據(jù)臨床試驗，該柔性電子系統(tǒng)測量的血壓數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的袖帶式測量法的檢測結(jié)果非常接近，符合醫(yī)療級監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。這說明該柔性電子系統(tǒng)的檢測書庫可以直接應(yīng)用于臨床診斷與治療中。
數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性依賴于研究團(tuán)建立的較為完善的血壓和測量參數(shù)之間關(guān)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(yī)療設(shè)備帶來的移動式個體化醫(yī)療檢測存在的大問題就是檢測數(shù)據(jù)的精度與醫(yī)院專業(yè)的檢測儀器有較大的差距。清華大學(xué)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(yī)療設(shè)備的研究有著很大的借鑒意義。當(dāng)這項新的血壓監(jiān)測方式投入實(shí)用，將極大降低醫(yī)療成本，掀起醫(yī)療檢測領(lǐng)域的變革。而對醫(yī)療儀器行業(yè)來說，當(dāng)傳統(tǒng)檢測儀逐漸被替代，這些儀器的生產(chǎn)廠家將面對巨大的挑戰(zhàn)。
資料來源：科技日報
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