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铁电高分子柔性脉搏传感器件:关注我们心血管系统的健康

   

2017-06-18

   科技的发展和生活方式的变化使我们更加关注自身的健康。全天候运动追踪手机、心脏检测腕表等为代表的智能设备能够便捷地感知个体的健康状态。

     Advanced FunctionalMaterials(2016, 26, 3640)报道了南京大学高分子学科沈群东教授课题组发明的一种小型、低成本的铁电高分子柔性传感器,简单地贴合在手腕等部位,能够即时采集体浅表动脉的脉搏信号,获得波形、波强、波速、节律等与心血管功能密切相关的参数;传感器也能追踪不同生理状态下,如健身和服药状态下的脉搏波形变化,评估运动或血管扩张药的效果。

     传感器的核心部件是铁电高分子薄膜。这是一种特殊的功能材料,具有永久的极性,能够感受到微弱的压力而发生极性的变化。桡动脉的脉搏压力变化不仅包括心脏输出的主波,还包括次级信号,如反射波或重搏波。铁电高分子材料的极化时间在纳秒数量级,且没有记忆效应,能够精确区分主次级信号。传感器在脉压下借助薄膜自身的压电效应产生电信号,实现自供电驱动。借助半导体高分子层载流子传输能力的变化,该器件输出可读的电流信号,能耗也仅为微瓦级,用一粒扣式锂电池驱动预计可工作两年,与智能手机等相整合,非常适合于构建移动的健康检测平台。该器件具有较好的柔性和生物相容性,可紧密地贴合在皮肤上,在弯曲状态下的响应不受影响,未封装的器件保持了较好稳定性。该研究采集了不同测试对象或运动前后的脉搏信号,用于评估心血管系统的即时状态。对常用血管扩张药物(硝酸甘油)进行的动物试验表明,药物导致脉压和心率的波动。研究的下一步目标是即时信号的远程传输,结合专门的手机App,实时收集与上传用户的健康数据,建立个性化的健康档案,实现在线评估心血管系统,从而定制合适个人的健身和心脏药物服用计划。

   
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