觸覺傳感器支持下一代醫(yī)療設(shè)備
作者：Frank Tobe | 2016年8月25日
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SmartTouch_new_colorwcape超靈敏、薄而舒適的觸覺傳感器將在下一代消費(fèi)者可穿戴和測(cè)量血壓的臨床設(shè)備中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
雖然測(cè)量血壓的方法很多，但除了最具侵入性的動(dòng)脈內(nèi)技術(shù)外，其他所有方法都存在缺陷，可能導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確或不一致。即使是醫(yī)療從業(yè)人員使用的標(biāo)準(zhǔn)血壓袖帶也有局限性，例如信號(hào)質(zhì)量、人類解釋的錯(cuò)誤以及依賴間接或算法解釋的計(jì)算方法。
最新一代的薄型、適形觸覺傳感器陣列有望更精確、更精確地測(cè)量脈沖壓力波形。這些傳感器將有助于動(dòng)脈定位和壓力測(cè)量；對(duì)于消費(fèi)者來說，可穿戴設(shè)備將不僅僅測(cè)量心率。
另一種測(cè)量動(dòng)脈壓力的自動(dòng)方法通常使用充氣袖帶來限制血流，然后測(cè)量袖帶中的壓力振蕩，以使用專有算法估計(jì)收縮壓和舒張壓。這種方法通常被包裝成家用設(shè)備，但可能有10毫米汞柱的誤差，尤其是對(duì)肥胖或有導(dǎo)致不規(guī)則脈搏的條件的人來說是不準(zhǔn)確的。
脈搏血氧監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)血氧飽和度和脈搏率，并能監(jiān)測(cè)血壓。這些裝置通過兩個(gè)波長(zhǎng)的光通過身體來測(cè)量不斷變化的吸光度信息，然后用來推斷血壓。
雖然這些選擇都有優(yōu)點(diǎn)，但兩種方法都不符合領(lǐng)先組織的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)，如醫(yī)療器械進(jìn)步協(xié)會(huì)（AMMI）和英國(guó)高血壓學(xué)會(huì)。
相反，一種更直接的脈搏波形測(cè)量方法正逐漸引起人們的興趣，這種方法利用先進(jìn)的電容式觸覺傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無袖帶的動(dòng)態(tài)、無創(chuàng)血壓測(cè)量。
通過電容式觸覺傳感器，血壓可以通過復(fù)雜的陣列來測(cè)量，這些陣列可以映射動(dòng)脈上方的壓力。這些陣列可以從一些離散的測(cè)量到由數(shù)百個(gè)元素組成的大型密集陣列。傳感器直接接近動(dòng)脈，提供一個(gè)詳細(xì)的脈搏波形，用于確定血壓和脈搏信息，包括其他參數(shù)，如動(dòng)脈硬化。
電容式觸覺壓力傳感非常適合這項(xiàng)任務(wù)的一個(gè)原因是它可以處理待測(cè)的極低壓力；血壓以毫米汞柱（mmHg）為單位測(cè)量，0.5 mmHg約等于0.01 psi。
此外，觸覺壓力傳感器符合人體和其他曲面的輪廓，因此它們可以被集成到各種柔軟的、柔性的材料中。
壓力剖面系統(tǒng)（PPS）的Jae Son博士說：“這些傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度、小尺寸、能夠無縫集成到可穿戴設(shè)備中的適形材料以及觸覺陣列結(jié)構(gòu)。”。這些傳感器是直接測(cè)量壓力的，而不是試圖通過光學(xué)或電學(xué)特性來推斷壓力
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為了構(gòu)建其觸覺陣列傳感器，PPS將電極布置成正交的重疊條。在電極重疊的每個(gè)點(diǎn)形成一個(gè)不同的電容器。通過有選擇地掃描一行和一列，測(cè)量該位置的電容，從而測(cè)量局部壓力。通過這種方法，PPS觸覺陣列可以具有多達(dá)8192個(gè)集成傳感元件，同時(shí)測(cè)量低至0.01磅/平方英寸的壓力。
根據(jù)Son博士的說法，電容式觸覺傳感器的另一個(gè)有前途的應(yīng)用是動(dòng)脈線放置，這是一種在臨床環(huán)境下進(jìn)行的常見但困難的操作。
動(dòng)脈線是插入動(dòng)脈的細(xì)導(dǎo)管。它最常用于重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)學(xué)和麻醉中連續(xù)監(jiān)測(cè)血壓和采集血樣進(jìn)行血?dú)夥治觥＿@種動(dòng)脈內(nèi)測(cè)量比非侵入性測(cè)量更準(zhǔn)確。
即使是訓(xùn)練有素的臨床醫(yī)生也很難找到動(dòng)脈。成人橈動(dòng)脈平均直徑只有2.3mm左右。微弱的脈搏會(huì)使它更加困難。
該設(shè)備使用PPS觸覺傳感器陣列，采用舒適的材料佩戴在臨床醫(yī)生的食指和中指上。PPS傳感器識(shí)別脈沖的位置，并使用LED和針導(dǎo)來指示位置，以便于插入針。該裝置還可以保護(hù)臨床醫(yī)生的手指不受針扎的傷害。
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如今，血壓監(jiān)測(cè)的圣杯是針對(duì)智能手表和健身帶等可穿戴消費(fèi)品的。當(dāng)前如今，血壓監(jiān)測(cè)的圣杯是針對(duì)智能手表和健身帶等可穿戴消費(fèi)品的。目前，大多數(shù)設(shè)備僅限于測(cè)量心率，但許多設(shè)備已經(jīng)在開發(fā)下一代腕帶設(shè)備，能夠測(cè)量血壓、脈搏和其他重要的動(dòng)脈測(cè)量。
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