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可穿戴电子设备可进行连续的心脏与呼吸的监测

2021年1月12日,华盛顿-心脏病患者或需要持续监测的其他人可能会连续佩戴用于心肺监测的高灵敏度可穿戴式传感器。

由AIP Publishing在《应用物理快报》中宣布的这种小型且价格便宜的传感器,是基于一种涉及两种离子形式的碘(I-和I3-)的电化学系统。将包含这些电解质物质的溶液放入一个小的圆形空腔中,该空腔上盖有一块薄而柔软的隔膜,可以将其放在患者的胸部时检测到细微的运动。

由心跳和呼吸引起的微小运动会导致柔性隔膜将I- / I3-溶液移动到设备中的狭窄通道中,并由四个铂电极以电化学方式对其进行检测。

作者:Yong Xu说:“传感器主体是用Ecoflex 00-20制成的,Ecoflex 00-20被证明是一种非常柔软,结实且有弹力的硅橡胶,已广泛用于医学模拟,矫正和假肢修复。”

研究人员使用3D打印为圆形腔室和相关的狭窄通道创建了模具。将产生Ecoflex 00-20的溶液倒入模具中以形成传感器的主体,然后将其旋涂在快速旋转的圆盘上以产生薄隔膜。将隔膜和腔室主体粘合在一起后,研究人员使用注射器将电解液注入腔室。

最终的设备只有28毫米宽,并且对皮肤安全,因此可以直接连接到患者的身体。该设备能够以高灵敏度检测心跳。信噪比大于6:1,这被认为是良好的。

该设备可以两种不同方式检测呼吸。由于传感器的可拉伸性,它在胸部收缩时会变形,并在呼吸过程中膨胀,从而用作应变传感器。传感器检测呼吸的另一种方式是由于呼吸过程中胸腔容积的变化,从而调制了心跳信号。这样,通过心跳的变化间接检测呼吸。

作者认为,他们的传感器可以潜在地用于诊断呼吸道疾病,例如COVID-19,这通常会导致呼吸急促。

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