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柔性可穿戴醫療傳感器，可以幫助醫生輕松、無(wú)痛地收集患者數據，從而實(shí)現更精準的診斷和有效治療。 過(guò)去10年來(lái)，曾經(jīng)只有醫院和專(zhuān)業(yè)醫療人員才能使用的醫療器械，在消費類(lèi)醫療保健市場(chǎng)急劇增長(cháng)，例如脈搏血氧儀、紅外溫度計、自動(dòng)心率監測儀，甚至自動(dòng)體外除顫器（AED）等主動(dòng)干預設備。這些裝置大大解放了患者，可幫助醫生對患者進(jìn)行遠程診療，從而無(wú)需專(zhuān)門(mén)跑去診所或醫院。 為了滿(mǎn)足日益增長(cháng)的門(mén)診監測和家庭診斷需求，研究人員一直在改進(jìn)柔性混合電子元件（FHE）和數據驅動(dòng)技術(shù)，并將這些技術(shù)融入可穿戴設備。他們還在開(kāi)發(fā)彈性接口來(lái)連接病人和設備，以改善數據收集并提高數據的準確性。 四個(gè)等待組裝的無(wú)線(xiàn)EKG心電圖傳感器（圖片源自GE Global Research） 什么是柔性混合電子元件（FHE）？ 柔性混合電子元件（FHE）結構示意圖 FHE通過(guò)將獨特的新印刷工藝和新材料相結合，為日常生活中的產(chǎn)品提供硅集成電路的強大功能。其結果是：輕量化、低成本、柔性、舒適、可拉伸和高效的智能產(chǎn)品，在消費類(lèi)、商業(yè)和軍事應用中具有無(wú)線(xiàn)前景。 更頻繁地定期收集患者數據，比如過(guò)去可能一年或半年才會(huì )做一次回訪(fǎng)收集患者數據，可以為患者創(chuàng )建一個(gè)“個(gè)人基線(xiàn)”。例如，一個(gè)病人的心率或血壓，與混合了許多因素的全球平均值相比，并沒(méi)有與病人今天早上、昨天、上個(gè)星期或上個(gè)月的數據相比那么重要。后者的數據比較，通�？梢员砻鞑∪耸欠裥枰歪t或者采取其它干預手段。 不客氣地說(shuō)，現在我們的汽車(chē)都會(huì )定期保養，汽車(chē)檢測診斷的歷史數據，甚至做的比我們人要好。根據內科醫生協(xié)會(huì )的一項研究，如今，美國的醫生問(wèn)診時(shí)間平均長(cháng)度不到20分鐘，而在英國，這一數字甚至要少于8分鐘。 在這種情況下，醫生可能只能引用相隔3到18個(gè)月的數據信息，然后根據他們看到的其他病例，對病患個(gè)人病史的模糊記憶，以及醫療帳戶(hù)檔案，結合他們的訓練和直覺(jué)，給出診斷結論和治療建議。這顯然不是一個(gè)科學(xué)的過(guò)程。因此，改善的個(gè)人基線(xiàn)數據，是提高未來(lái)診斷準確性的好方法。 美國柔性混合電子制造創(chuàng )新中心NextFlex 據麥姆斯咨詢(xún)介紹，NextFlex是一支美國制造業(yè)研究網(wǎng)絡(luò )的領(lǐng)導力量。NextFlex是由美國國防部（DoD）和FlexTech聯(lián)盟合作組成，是由企業(yè)、學(xué)術(shù)機構、非營(yíng)利組織以及美國州、地方和聯(lián)邦政府組成的聯(lián)盟，其共同目標是進(jìn)一步推進(jìn)美國FHE的制造。自2015年成立以來(lái)，NextFlex由思想領(lǐng)袖、教育工作者、問(wèn)題解決者和制造商精英團隊齊聚一堂，共同推動(dòng)創(chuàng )新，加速美國FHE生態(tài)系統的形成，通過(guò)投資超薄型設備加工、傳感器集成打印和封裝、系統設計工具以及可靠性測試和建模，來(lái)促進(jìn)FHE技術(shù)商業(yè)化。 NextFlex專(zhuān)注的其中一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域是可穿戴醫療傳感器和診斷設備。該組織的第一批項目涉及個(gè)人傳感器系統的開(kāi)發(fā)工作，包括氧傳感和類(lèi)皮膚醫藥繃帶（由普渡大學(xué)、Integra LifeSciences和西密歇根大學(xué)領(lǐng)導）；電刺激傳感器和愈合器械（由加州大學(xué)伯克利分校和捷普集團領(lǐng)導）；無(wú)線(xiàn)EKG設備（由GE Global Research和賓厄姆頓大學(xué)領(lǐng)導）；口服生物標志物傳感器（由PARC和UCSD領(lǐng)導）。這些傳感器都在其設計中融入了FHE，通過(guò)對人體的持續監控提供了改善的病患數據采集。 如今，電子元件的組裝可以在100˚C以下進(jìn)行，因此新開(kāi)發(fā)的傳感器可以包含那些必須保持在相對較低溫度下的組件。這意味著(zhù)在新型傳感器中可以使用生物材料，例如噬菌體和某些蛋白質(zhì)，這為打造一類(lèi)全新的傳感器打開(kāi)了大門(mén)。 具有可拉伸基板的柔性電路，可與患者皮膚緊密貼合，改善了數據采集和傳輸的準確性。在許多情況下，適應不同患者的能力，也改善了應用傳感器的過(guò)程，這也會(huì )提高診斷準確性。 上圖展示了薄膜傳感器厚度如何影響其與皮膚表面的貼合適應性，最薄的薄膜貼合度最好（圖片源自UT Austin） 除了改善的適應能力之外，傳感器可以做得更小、更薄，因此它們可以做得不那么突出和笨重，變得更加舒適，從而在所需要的位置佩戴更久�；颊咭哺幸庠溉ヅ宕鬟@類(lèi)舒適的傳感器，建立來(lái)自患者的連續數據流。總體來(lái)看，它們整合了一系列可穿戴傳感器的數據，這些數據之間的相互關(guān)聯(lián)可以產(chǎn)生真正的突破。例如，一位醫學(xué)研究人員表明，通過(guò)心率和體溫的聯(lián)合觀(guān)察，可以比觀(guān)測其中任何一種數據讀出，更準確地預測某類(lèi)病毒的暴露。 目前，很多公司正在開(kāi)發(fā)多傳感器可穿戴設備。例如，有一家公司的多傳感器設備可以測量患者汗液的化學(xué)成分。 汗液傳感器的構建（圖片源自Epicore Biosystems） 另一家公司在開(kāi)發(fā)一種具有中距離無(wú)線(xiàn)射頻傳輸的低功耗多傳感器貼花，可監控并記錄任何傳感器發(fā)送給它的反饋信息。 第三家公司則在組合幾種臨床級醫療傳感器，以消除醫院病人身上的各種電線(xiàn)和導線(xiàn)，以方便在舒適的家中監控患者。在一家醫院，有近300家醫療護理供應商分別通過(guò)控制中心監控三名或更多的患者。 該計劃非常成功，該醫院已與其他三家連鎖醫院簽訂了合同，以提供同樣的醫療監控能力。該醫院還了解到，患者可以在家中修養，并在整個(gè)康復過(guò)程中得到良好的監控。更好的結果是，他們還發(fā)現通過(guò)這種方式患者恢復得更快，成本也降低了。 在醫療保健傳感器領(lǐng)域，柔性混合電子元件可提供許多優(yōu)點(diǎn)和益處。像我們這樣的組織，不僅在開(kāi)發(fā)柔性傳感器，而且利用基礎研究證明了這些設備是可以實(shí)現的，并能通過(guò)規模制造降低成本，使這些傳感器能夠在全球普及。 NextFlex發(fā)起新一輪1000萬(wàn)美元資金，用于柔性混合電子元件在航空、數字健康以及國家安全領(lǐng)域的創(chuàng )新。獲資助項目將包括柔性混合電子器件工藝、電子紡織、3D電子設計和電源集成等方面的創(chuàng )新。 NextFlex近日發(fā)布了新一輪項目征集Project Call 4.0（PC 4.0），旨在尋求進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和應用FHE的項目，為它們提供資金支持。前三次項目征集計劃的反響令人震驚，共收到178份初始提案，投資額超過(guò)5900萬(wàn)美元。PC 4.0的總項目資金預計將超過(guò)1000萬(wàn)美元。 PC 4.0的需求范圍非常廣泛，代表了NextFlex在廣泛的應用領(lǐng)域（從數字健康到商業(yè)航空到國家安全需求）所確定的技術(shù)和能力空白。這些領(lǐng)域涵蓋了可穿戴設備封裝技術(shù)、高性能和高層數FHE、3D電子設計、電子紡織領(lǐng)域的挑戰性解決方案、生化監控平臺以及無(wú)人機輕型電子設備等。 “NextFlex的項目征集計劃已經(jīng)證明是非常成功的，”NextFlex執行董事Malcolm J. Thompson博士說(shuō)，“我們不斷解決聯(lián)盟成員單位提出的FHE制造挑戰，憑借前三次Project Call計劃正在進(jìn)行中的31個(gè)項目，我們預計這將引起FHE領(lǐng)域更多的興趣和關(guān)注。Project Call 4.0中的研究主題，將建立在已成功開(kāi)發(fā)的基礎之上，并將學(xué)習利用我們之前的項目成果�！� 為了驗證這些制造能力，項目提案將專(zhuān)注于以下方向： - 無(wú)人機輕型柔性電子平臺 - 用于結構健康監測的大面積傳感器系統 - 用于監測流體生物標記物的微創(chuàng )可穿戴柔性裝置 文章來(lái)源：與非網(wǎng) 深圳奧立科www.aureke.com/，www.aureke.1688.com/；深圳辰馳電子www.chinco.co/ |
