佩戴于胸前的心率传感器，提前预警心肺健康问题
2021-01-29 16:56:32 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
位于密歇根州底特律市的韦恩州立大学（Wayne State University）电气和计算机工程系教授Yong Xu和他的团队已经开发出一种小型柔性传感器，可以佩戴于胸前并连续测量心肺声音。
一个小小的液基传感器可以准确持续地听诊心肺杂音，在早期阶段检测出心脏问题或呼吸急促信号，从而向心力衰竭患者发出健康恶化的警告，并帮助及早发现如新冠肺炎（COVID-19）感染的早期迹象。
许多人都佩戴着智能手表或健身跟踪器，很多都内置了心率传感器。但是，目前的心率传感器准确性还有待提高，所提供的心脏健康信息也相当有限。心率传感器主要通过绿光照射皮肤来测量心率，这种方法称为光电容积脉搏波描记法（photoplethysmography），测试肤色较浅的皮肤效果更好。与听诊器获取声音的原理类似，心率传感器收集心脏跳动的节奏和速率，从而为心脏健康描绘出更准确的“肖像”。但由于缺少历史数据，可穿戴设备很难实现对人体健康参数的跟踪。
据麦姆斯咨询报道，为了解决上述问题，位于密歇根州底特律市的韦恩州立大学（Wayne State University）电气和计算机工程系教授Yong Xu和他的团队已经开发出一种小型柔性传感器，可以佩戴于胸前并连续测量心肺声音。
“心脏和呼吸活动通过机械声学信号提供关键的生理和病理信号。持续监测这些信号，有希望显著改善对许多心血管和呼吸系统疾病的诊断和管理。”Yong Xu强调。
右图：可穿戴传感器放置于患者胸部；左上：传感器获取的心脏跳动信号；左下：传感器获取的呼吸信号
液基传感器原型的液体封闭在一个小塑料腔室中，其中还有几个铂电极。通过探测液体经过腔室和电极的运动信号，能够以非常高的灵敏度持续测量心脏或肺部的声音。
“在所有检测心肺声音的传感器中，我们开发的传感器的优点之一是用液体电解质作为传感介质，鲁棒性高。电化学传感机制的特点是液滴跌落性能高、灵敏度高。” Yong Xu谈到。
研究人员希望其开发的传感器能为心力衰竭等心血管疾病患者带来福音。目前的数据显示，全球超过3700万人饱受心血管疾病的困扰，患者往往需要反复住院以监控病情，并为此负担高昂的医疗费用。
Yong Xu及其团队设计的传感器可以帮助心力衰竭患者更好地管理疾病，减少住院次数，改善生活质量，同时减少为健康所负担的费用。
由于该传感器还可以测量肺部声音，有可能帮助肺部疾病患者甚至发现肺部感染（如COVID-19）。“异常的心脏和呼吸信号是临床前诊断感染的主要标志。感染早期阶段的症状可能是微弱的甚至是无症状的。因此，能够准确检测细微呼吸和心血管变异的可穿戴设备可用于监测COVID-19患者。”Yong Xu说。
身穿个人防护用品的医生在隔离病房为 COVID-19患者做健康检查
该传感器仍处于开发的早期阶段，但团队对原型进行测试后显示，即使佩戴在胸部右侧，精度表现也不错。“相比之下，其它传感器通常需要佩戴于左胸（靠近心脏）才能获得良好的心脏声音信号。” Yong Xu评论道。
与常用的心率传感器相比，该传感器不受肤色影响。但Yong Xu提醒说，其他因素如肥胖或胸毛过多，可能会影响传感器读数的准确性。
Yong Xu说：“从理论上讲，未来可以将该传感器技术以腕带的佩戴方式来测量脉搏。”但他补充说，“相比佩戴于胸前获得的心肺信息，腕带获取的临床信息较少，因此无法为医学专家提供有用的临床信息。”
虽然这项技术很有前途，但实现商业化还需要进行一些改进。例如，Yong Xu及其同事计划更换电极材料，使其更可靠，并改变液体配方，以减少蒸发的风险。
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