柔性电子技术与移动医疗

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1、CHIMA论坛，北京，2017柔性电子技术与移动医疗冯雪清华大学航天航空学院国家重大需求：医疗与健康信息监控人的健康是构建可持续发展社会的核心之一植入式心血管系统心脑血管等重大治疗与术后健康监测疾病的早期征兆预测极其重要体温呼吸生理参数实时监测与传输新生儿健康监测与人体组织自然融合的器件可长期、精准医学测量动态实时生理参数获取及无线传输是健康监测的基础与移动互联网结合开辟新型远程医疗方式为大数据医疗提供实时基础数据解决需求的有效途径-可延展柔性集成器件满足人体可延展柔性环境的无机光子／电子集

2、成功能器件：传感—获取人体温度、呼吸、血压、心电、脑电等信息光子—生物光电信息；近红外LED获取血氧等信息等电子—信息处理与无线传输兼备可变形与高性能实现器件与人体自然贴合超柔性透气仿皮肤传感器（温度、变形）防水透气传感结构超柔超薄（~50um）人体健康应用基础体温测量呼吸监测舒适贴合实现防水、透气类皮肤柔性温度传感器桡动脉测量手指弯曲测量超薄柔性变形传感器实现超薄柔性变形传感器，可用于脉搏、动作、帕金森症等监测新型口鼻呼吸无线监测器件口鼻呼吸测量原理无线数据传送监测鼻口气流温度呼吸运

3、动便携式睡眠监测仪腹式呼吸应用：多场景随体连续实时呼吸监测NaN胸式呼吸C2.0o./1.81.6暂停1.4鼻式呼吸温度变化1.2柔软轻薄，舒适性好，可长时间随体监测273027902850291029703030时间/s精准获取呼吸暂停信息，符合美国睡眠医学学会诊断运动中用餐标准睡觉与商业呼吸系统信号对比心电动态监测心电图静态监测心电图静态监测心电图动态监测心电图动态监测静态监测下，心电图波形等同于医疗心电图运动状态下，原始监测心电图波形杂乱衣服/贴片和贴片/皮肤两个界面的影响衣服/贴

4、片界面影响无衣物紧身衣宽松衣静态监测静态监测静态监测摩擦衣物摩擦衣物摩擦衣物提起衣物摩擦提起衣物摩擦提起衣物摩擦衣服/贴片之间的摩擦引起静电，通过衣物造成影响贴片/皮肤界面影响无衣物紧身衣宽松衣摆臂摆臂摆臂跳动跳动跳动跑步跑步跑步运动状态下，贴片/皮肤的影响小于衣服/贴片的影响衣服/贴片界面影响消除无衣物紧身衣防静电材料保护宽松衣防静电材料保护静态监测静态监测静态监测摩擦衣物摩擦衣物摩擦衣物衣服/贴片之间的摩擦引起静电，通过衣物造成影响通过防静电材料屏蔽静电，消除静电引起的噪音防静电材料

5、生物兼容性较差贴片/皮肤界面影响消除无衣物紧身衣防静电材料保护宽松衣防静电材料保护摆臂摆臂摆臂跳动跳动跳动跑步跑步跑步控制相对运动、减小水凝胶的阻抗来消除贴片/皮肤界面的影响智能服装心电动态监测心电图动态监测智能服装内部构造生物水凝胶摆臂跳动跑步运动状态下，动态监测获取的心电图波形等同于医疗心电图贴片/生物兼容材料/防静电材料/紧身运动衣集成生物水凝胶参杂二维导电导电材料减小阻抗的影响运动情况下心电测量-平板实验超柔心电贴实时监测心电、运动、呼吸、睡眠超柔、超薄、完美贴合人体皮肤测量

6、精度达到医疗标准低功耗蓝牙技术，超低辐射运动状态下，动态监测获取的心电图波形等同于医疗心电图剧烈运动下的心电测量心电图静态监测无衣物跑动心电图动态监测(器件未做防护)着紧身衣跑动紧身衣防静电摆臂跳动跑步材料保护产品应用推广-飞行员训练过程心电全过程监测飞行模拟器测试全程监测试飞员训练过程心率变化过程，准确捕捉紧张时刻，为试飞员长期心理素质评估提供准确数据14合作单位：西安试飞院血氧测量原理及其生理信息反射光强Lamber-Beer定律：动脉吸收（还原）血红蛋白(Hb,HbO)浓度与吸收2光强成正

7、比收缩舒张其他入射光强静脉000cLHbHbcLHbO22cLHObIIeeein组织稳定吸收红光红外双波长光探测Hb吸收探测器响应HbO2吸收红光Hb红外HbO2强度浓度500600700800900波长/nm血氧精准测量：PPG信号＋血氧饱和度＋脉搏波＋神经活动„现有血氧测量仪器透射式反射式当前瓶颈：测量时需静止、不能长期随体测量无法测量躯体、头部等血氧信息类皮肤柔性光电器件血氧精准测量：血氧饱和度＋PPG信号＋脉搏波＋神经活动„abc难点监测位置任意自适应皮肤变形变形影响光

8、路解决方案器件轻薄化柔性可延展生物光学＋结构设计类皮肤柔性光电器件：转印集成DevicestructureanddemissionChamberringLEDsPDAll-in-onestructure类皮肤柔性光电器件：随体测试RedlightoninfarredlightonFingerWristhead优异的柔性与可延展特性可与人体不同部分任意自然贴合类皮肤柔性光电器件与血氧血压监测减少运动和组织变形影响！类皮肤柔性光电器件：随体测试Lightdrivesignal光源