可穿戴式柔性贴片生物传感器

可穿戴式柔性贴片生物传感器融合柔性电子、生物传感、微流体、超声换能、微纳制造、集成电路与无线通信等技术，可与人体皮肤稳定贴合，对组织液、汗液及深层血管中的生理和生化信息进行连续监测。相比指尖采血、袖带式血压计和医院集中检测设备，柔性贴片具有非侵入、舒适便携、连续监测和多参数融合等优势，可应用于慢性病管理、运动健康监测及心脑血管疾病风险评估。

血压、脉搏波和血流速度是评价心血管功能的重要参数。传统袖带式血压计只能进行间断测量，难以连续记录夜间、运动及日常活动过程中的血压变化；刚性超声探头体积较大，且需要专业人员手持操作，不适合长期佩戴。

团队以柔性超声换能器贴片为技术路线，研究可贴附于颈部等测量位置的连续血压监测系统。柔性超声贴片向深层动脉发射超声信号，并接收血管壁和血细胞产生的回波，通过分析回波传播时间、血管直径变化和多普勒频移，可获得心率、血压、脉搏波及血流速度等血流动力学参数。

研究内容：

1. 1.研究柔性超声换能器阵列、微机械超声换能器及柔性互连结构，实现贴片与人体曲面的稳定贴合。

2. 2.研制自粘附声阻抗匹配水凝胶层，改善超声贴片与皮肤之间的声学耦合，降低运动和长时间佩戴造成的信号波动。

3. 3.开发低功耗超声激励、回波接收、多通道采集及无线传输电路，实现血压、脉搏波和血流速度的连续测量与显示。

系统已完成柔性换能器、声学耦合层及便携式采集电路研制，血压监测误差目标小于5 mmHg，正在结合标准设备开展测试与优化。

参考文献：

[1] Zhang C, Ouyang W, Zhang L, Li D. A dual-mode fiber-shaped flexible capacitive strain sensor fabricated by direct ink writing technology for wearable and implantable health monitoring applications. Microsystems & Nanoengineering, 2023, 9: 158.