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研究方向

发布时间:2020-09-27

柔性触觉传感器

 传感器是万物互联时代的关键技术,在人体健康与运动监控、人机交互和远程医疗等领域具有广阔的应用前景。人体活动所产生的压力(如脉搏、肌肉应力、足底压力等)包含大量生理信号,是医疗健康诊断与人体运动监测的重要数据来源。灵敏、精准、快速的获取人体活动产生的压力信号,对于开发医疗健康类可穿戴电子设备和新型人机交互界面具有十分重要的意义。现阶段,刚性传感器虽然具有优异的传感性能,但是难以解决人体穿戴的舒适性问题。而传统的柔性压力传感器基于压阻橡胶制备,虽然已经具有成熟的产业化商品,但是由于传感机理的限制,其敏感度较差(< 0.1 kPa-1),无法满足人体压力信息的精细测量。基于表面微结构的新型柔性压力传感器在过去数年内取得了很大的研究进展。相比于压阻橡胶类传感器,其敏感度有了显著的提高(10-100 kPa-1)。但是,目前该类型传感器的线性测量范围一般较小(<10 kPa),且制备方法还只能局限于实验室规模,无法形成规模化以满足产业化需求。

 我们通过工业级三维打印的方式构建表面微结构,实现了兼具高敏感(55 kPa-1)和宽线性范围(>100 kPa)的柔性触觉传感器,其性能明显优于传统柔性压力传感器,并且制备方法适合于大面积、规模化生产,能够实现具有优异性能的新一代柔性触觉传感器。基于新型柔性触觉传感器可开发可穿戴脉诊仪、监测呼吸的腰带、记录人体运动方式的足底感应垫、具有跟随与预判运动功能的义肢等智能电子设备。


—— 图1 人体健康与运动监测 ——


可穿戴脉诊仪– 人工智能号脉 大数据诊疗

 人体的脉搏包含大量生理信号,从古至今一直是健康监测和医疗诊断的重要数据来源。在人体心血管系统中,桡动脉脉搏信号具有重要地位,它不仅能提供丰富的动脉功能信息,同时具有无创获取的独特优势。脉诊历史悠久,是中医的重要组成部分,但其主要依靠中医的经验进行主观判断,诊断结果差异性很大,难以客观量化。脉诊仪的出现为中医客观标准化诊断提供了条件,但传统脉诊仪往往体积过大,无法实时监测和大范围普及与应用。随着物联网技术的发展,利用可穿戴智能电子设备采集、分析人体脉搏信号,实时监测人体健康的概念展现出广阔的应用前景。

 我们利用高灵敏度的新型柔性传感器阵列取位“寸关尺”三部,通过可控气囊施加“浮中沉”三力,最大限度还原中医“三部九侯”的取脉方法,灵敏、精细和稳定的监测人体脉搏信号;集成数据采集与传输模块,开发移动终端APP;基于试点用户建立脉搏信息数据库,发展机器学习算法。最终在辅助中医诊断的同时,实现线上诊疗,智能反馈等目标。我们在柔性压力传感器的设计制备拥有多年的研发经验,传感器的批量化生产线也正在大步建设之中,这些优势为可穿戴式脉诊仪的研发生产创造了坚实的条件。我们将快速推动脉诊仪的便携化、标准化和批量化研究,也欢迎志同道合的医院、企业携手合作,一同迈向标准化中医脉诊以及智能医疗的新时代。





—— 图2 可穿戴脉诊以:实现中医客观化与大数据远程诊疗 ——







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