“蘇集創(chuàng)”是依托蘇州大學(xué)國家技術(shù)轉(zhuǎn)移中心（蘇州大學(xué)知識產(chǎn)權(quán)運營中心），緊密圍繞蘇州產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群布局，以蘇州大學(xué)等國內(nèi)外知名高校、科研院所、技術(shù)創(chuàng)新中心的集成創(chuàng)新成果為標(biāo)的，構(gòu)建科技、產(chǎn)業(yè)、資本深度融合的成果發(fā)布平臺。

本期向大家推介的是蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院文震教授團隊的成果：《用于心血管健康監(jiān)測的新型穿戴式智能手環(huán)》。

主要成果完成人：文震教授，蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院。研究方向：柔性能量收集材料及器件、微納傳感材料與器件、智能傳感器件與自驅(qū)動系統(tǒng)。

成果簡介：

心血管疾病一躍成為全球死亡的主要原因，大多數(shù)心血管疾病，包括動脈硬化、糖尿病、心肌梗死、冠心病和高血壓，都可以通過早期診斷和長期監(jiān)測生理信號來預(yù)防和治療。能夠?qū)崟r連續(xù)的檢測血管狀態(tài)對于早期識別和預(yù)防心血管疾病具有重要意義。

大型醫(yī)用設(shè)備限制了其在日常生活中持續(xù)實時監(jiān)測，已在可穿戴市場應(yīng)用的光學(xué)體積描技術(shù)（PPG）脈搏儀由于光學(xué)噪聲和膚色等固有的局限性，難以提供醫(yī)療領(lǐng)域滿意的測量精度。開發(fā)生物兼容性好、操作簡單、測量精度高、待機時間長的可穿戴無線心血管監(jiān)測系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域有極大的市場。

國內(nèi)外研究人員已經(jīng)開發(fā)出了多款可穿戴無線心血管監(jiān)測傳感器與系統(tǒng)，然而由于現(xiàn)有的傳感器很少可以完整測出脈搏波，同時動脈脈搏相較于外界擾動十分微弱，導(dǎo)致動態(tài)心血管監(jiān)測難以達(dá)到醫(yī)療領(lǐng)域滿意的測量精度，距離實際應(yīng)用需求仍有差距。

本團隊開發(fā)了一款新型穿戴式智能手環(huán)，基于新興的界面接觸電子轉(zhuǎn)移技術(shù)，可以將微弱的生理信號產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電輸出，其產(chǎn)生的電信號所蘊含的幅度、頻率及周期等都直接與脈搏振動行為有關(guān)。通過脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法提取脈搏波形的特征，并通過引入預(yù)應(yīng)力對波形特征進(jìn)行校準(zhǔn)，可大幅改善心血管狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性。本團隊從壓力傳感單元、信號處理硬件和用戶界面三部分來突破并提升可穿戴無線心血管監(jiān)測系統(tǒng)的性能瓶頸和應(yīng)用限制，彌補目前可穿戴無線心血管監(jiān)測的測量準(zhǔn)確性及系統(tǒng)功耗的欠缺，力爭在本項目的支持下可以走入初步市場應(yīng)用階段。

創(chuàng)新要點：

1、創(chuàng)新基于微納尺度力-電接觸能量轉(zhuǎn)化機制設(shè)計了新型多功能層疊層式的柔性壓力傳感器，引入了具有不同楊氏模量的多層結(jié)構(gòu)，針對于壓力傳感器件靈敏度與探測區(qū)間無法同時提升的問題進(jìn)行了有效改善。

2、創(chuàng)新建立了新型自驅(qū)動傳感器的無線傳輸系統(tǒng)，揭示了該傳感器內(nèi)部阻抗與輸出信號大小的關(guān)系，闡明了測試脈搏信號時的噪聲頻段以及其形成原因，最終構(gòu)建了穩(wěn)定持續(xù)測量脈搏及心血管信號的健康系統(tǒng)。

3、創(chuàng)新設(shè)計了心血管健康狀況的預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)合相關(guān)的機器學(xué)習(xí)算法，提出了通過脈搏波傳導(dǎo)速度進(jìn)行其與血壓的換算，并在此基礎(chǔ)上，探究了脈搏信號的振幅對于血壓數(shù)值的影響，最終實現(xiàn)了血壓更為準(zhǔn)確的測量，極大地提高了用戶對自身心血管狀態(tài)的評估準(zhǔn)確度。

技術(shù)指標(biāo)：

1、傳感器靈敏度超過6V/kPa，檢測域超過360kPa，均處于領(lǐng)域領(lǐng)先水平，用于血壓實時監(jiān)測精確度為±3mmHg（美國AAMI標(biāo)準(zhǔn)±5mmHg）。

2、基于傳感負(fù)載輸出特性及阻抗匹配效應(yīng)，開發(fā)了與新型傳感技術(shù)相匹配的低功耗信號管理電路，待機狀態(tài)功耗為0，工作狀態(tài)功耗僅為商用1/3。

3、基于脈搏波傳導(dǎo)速度與血壓的潛在聯(lián)系，采用一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，解決了脈搏到血壓轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確的難題，準(zhǔn)確率達(dá)到95.6%。

專利情況：

團隊已形成完整的專利布局，擁有一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)、完全自主可控的關(guān)鍵技術(shù)。團隊共申請相關(guān)國家發(fā)明專利40余項，其中25項已獲得授權(quán)，涵蓋傳感材料制備、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計以及可穿戴電子設(shè)備應(yīng)用等方面，與該產(chǎn)業(yè)化項目相關(guān)的授權(quán)專利如下：

1、文震、孫旭輝、張婷婷、劉伊娜，一種摩擦電式壓力傳感器及其制備方法，中國發(fā)明專利，申請日：2020.09.12，專利號：ZL202010954548.5，授權(quán)公告日：2022.02.22

2、文震、孫旭輝、雷浩，一種零功耗壓力傳感器的制備方法及可穿戴電子設(shè)備，中國發(fā)明專利，申請日：2020.03.09，專利號：ZL202010158822.8，授權(quán)公告日：2021.09.21

3、孫旭輝、文震、劉靜雅、雷浩、張婷婷，一種自驅(qū)動壓力傳感器及其制備方法，中國發(fā)明專利，申請日：2020.12.29，專利號：ZL202011602070.6，授權(quán)公告日：2022.06.28

4、孫旭輝、文震、雷浩，一種零功耗壓力傳感器的制備方法，中國發(fā)明專利，申請日：2020.03.09，專利號：ZL202010157987.3，授權(quán)公告日：2021.10.22

合作需求：

芯片設(shè)計：合作開發(fā)面向該傳感技術(shù)的信號處理芯片

產(chǎn)品包裝：合作完成產(chǎn)品包裝設(shè)計，包括外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計等

質(zhì)量檢測：合作完成產(chǎn)品第三方醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量鑒定

市場開發(fā)：合作完成產(chǎn)品市場定位，尋求新用戶、開辟新市場

其他說明：

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