ECG生物传感器技术在医疗研发领域的应用案例

ECG在研究人体心脏活动变化,有着重要的应用。比如文中介绍的一种多功能神经刺激芯片,便通过采用脉搏波和ECG心电图传感器,只要测量电极和人体接触几十秒,就能实现测量。

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  心脏运作可以揭露人体许多极具价值的信息,包括其健康状态、生活方式,甚至是情绪状态及心脏疾病的早期发病等。目前,光电容积图(PPG)和心电图(ECG)测量,是很多医疗设备甚至是可穿戴设备采用的生物传感器检测方式。

  PPG与ECG测量

  例如,PPG生物传感器就是一种无需测量生物电信号,就能获得心脏功能信息的光学技术,主要用于测量血氧饱和度。借助PPG技术,心率监护仪可集成到智能手表或护腕等可穿戴设备上,以达成连续监测的应用。

  而ECG即心电图,是指心脏在每个心动周期中,由起搏点、心房、心室相继兴奋,伴随着心电图生物电的变化,通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。

ECG生物传感器技术在医疗研发领域的应用案例

展出的新型多功能神经刺激芯片,资料图

  目前,ECG在研究人体对高山、高空、深海等环境的心脏活动变化时,有着广泛的应用。比如,上图是最近在上海举办的2019年亚洲国际消费电子展上,展出的一种多功能神经刺激芯片,该芯片通过采用脉搏波和ECG心电图传感器,只要测量电极和人体接触几十秒,如指尖按压、手握,身体其它部位接触等,就能实现测量。

  超薄电子纹身:采用两个传感器监测心脏

  之前,你或许听说过所谓的“电子纹身”,这是传统上用于监测心脏病患者心脏的刚性电极的一种更舒适、更长时间的替代品。据报道,现在一种新的方法比其他方法更准确地追踪心脏健康,因为它以两种方式进行追踪。

  据悉,该设备由德克萨斯大学奥斯汀分校团队开发。这种设备包含两个薄膜传感器,一个由金和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料制成,另一个由称为聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物制成。其中,后者是压电式的,这意味着它是基于压电效应的传感器。两个传感器都连接到薄薄的透明3M Tegaderm医用敷料上。

ECG生物传感器技术在医疗研发领域的应用案例

该电子纹身包含有两个薄膜传感器

  电子纹身暂时被粘附在患者的胸部,随着患者的移动会进行延伸。研究人员表示,电子纹身不会引起任何不适,且可一次保持数天。目前,该设备必须硬连线到计算机,但在未来,随着设备的改进,该设备或许可以将数据无线传输到附近智能手机上的应用程序上。

  而且,如上所述,电子纹身能够执行双重功能,同时利用其两个传感器通过SCG和ECG监测心脏。其中,SCG测量伴随心脏跳动的胸部振动。据该大学称,SCG是一种质量控制形式,表明心电图读数的准确性。

  而ECG,则是反映心脏兴奋的电活动过程。在传统医疗设备中,监测心跳速率和心脏活动,是经由测量电生理讯号与ECG健康监测传感器来完成的,需要将电极连接到身体来量测心脏组织中所引发电气活动的信号。例如,最近,在

  研究人员称,通过同步收集来自两个来源的数据,他们可以更加深入地了解心脏健康。目前,有关这项研究的一篇论文最近发表在《先进科学》杂志上。

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