輕鬆穿戴,精準監測!我國科學家革新傳統心電採集方式

2025年04月11日22:30:48 科學 2646

只需佩戴一條精緻「吊墜」,就可以在日常活動中進行持續的、不受運動限制的心電圖監測。記者從清華大學獲悉,該校集成電路學院任天令教授團隊開發出一種無運動束縛動態12導聯心電系統,實現了無感佩戴、有效抑制運動干擾信號以及低功耗原位實時信號處理的優勢集成。這一成果也是研究團隊在紋身式電子皮膚領域的最新突破,為可穿戴醫療設備的發展提供了新思路。

上述成果以「基於無感化電子的運動非束縛動態心電系統」為題,於近日在《自然·通訊》發表。

心血管疾病是全球範圍內導致人類死亡的重要原因。心電圖在心血管疾病的預防、診斷和預後中起着至關重要的作用。12導聯心電圖包括6個肢體導聯和6個胸前導聯,是臨床最常使用的心電檢查手段。然而,目前缺乏用戶友好且高精度的長期動態12導聯心電圖監測設備,導致心血管風險篩查和評估難以實現大規模普及與常態化應用,進而加劇了因病情惡化患者增多而引發的醫療資源緊張問題。

為了實現長期心電智能監測,針對傳統12導聯心電設備佩戴不適、運動干擾以及續航不足三大問題,研究團隊開發了一種無運動束縛的動態12導聯心電系統(mu-dcg系統),實現了無感化佩戴、抗運動偽影以及低功耗原位實時信號處理的優勢集成。

「mu-dcg系統類似一位持續監測心臟健康的『隱形醫生』,如影隨形卻又不影響用戶日常生活。」任天令介紹,mu-dcg系統結合了貼合皮膚的柔性電子技術以及先進的邊緣ai加速硬件與軟件技術,分為貼附於皮膚的軟模塊和外置硬模塊。其中,皮膚上的軟模塊所包含的柔性電子器件具有優異的皮膚適配性,其厚度小於50 µm (約等於人髮絲直徑),可拉伸性超過50%,同時具備良好的粘附性和透氣性;外置硬模塊包含了系統數據處理和傳輸所需的計算單元、無線通信模塊以及電池等組件,並封裝於時尚的吊墜式外殼中。此外,為了便於皮膚組裝,mu-dcg系統採用壓力激活式柔性皮膚插座,可以在動態運動中穩定連接軟模塊和硬模塊。

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圖(a)mu-dcg系統實現無感化佩戴、抗運動偽影以及低功耗原位實時信號處理的優勢集成

圖(b)mu-dcg系統的實物照片和結構示意圖

通過用戶佩戴體驗、心血管專家盲法評估以及功耗測試,研究團隊進一步驗證了該系統具有優越的舒適性、準確性和長期的可穿戴性,能夠在日常活動中進行持續的、不受運動限制的心電圖監測,以增強醫療診斷和研究。

「除此之外,mu-dcg還為未來的人機融合醫療保健應用建立了一個開創性的設計策略,為在不同環境中開發持續的、個性化的健康監測解決方案開闢了新途徑。」任天令說。

(光明日報全媒體記者 鄧暉)

來源:光明日報全媒體記者 鄧暉

責編:張永群

編輯:吳亞琦

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