触觉传感器支持下一代医疗设备

作者：Frank Tobe | 2016年8月25日

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SmartTouch_new_colorwcape超灵敏、薄而舒适的触觉传感器将在下一代消费者可穿戴和测量血压的临床设备中发挥关键作用。

虽然测量血压的方法很多，但除了最具侵入性的动脉内技术外，其他所有方法都存在缺陷，可能导致结果不准确或不一致。即使是医疗从业人员使用的标准血压袖带也有局限性，例如信号质量、人类解释的错误以及依赖间接或算法解释的计算方法。

最新一代的薄型、适形触觉传感器阵列有望更精确、更精确地测量脉冲压力波形。这些传感器将有助于动脉定位和压力测量；对于消费者来说，可穿戴设备将不仅仅测量心率。

另一种测量动脉压力的自动方法通常使用充气袖带来限制血流，然后测量袖带中的压力振荡，以使用专有算法估计收缩压和舒张压。这种方法通常被包装成家用设备，但可能有10毫米汞柱的误差，尤其是对肥胖或有导致不规则脉搏的条件的人来说是不准确的。

脉搏血氧监测仪监测血氧饱和度和脉搏率，并能监测血压。这些装置通过两个波长的光通过身体来测量不断变化的吸光度信息，然后用来推断血压。

虽然这些选择都有优点，但两种方法都不符合领先组织的准确性和可重复性标准，如医疗器械进步协会（AMMI）和英国高血压学会。

相反，一种更直接的脉搏波形测量方法正逐渐引起人们的兴趣，这种方法利用先进的电容式触觉传感技术，实现了无袖带的动态、无创血压测量。

通过电容式触觉传感器，血压可以通过复杂的阵列来测量，这些阵列可以映射动脉上方的压力。这些阵列可以从一些离散的测量到由数百个元素组成的大型密集阵列。传感器直接接近动脉，提供一个详细的脉搏波形，用于确定血压和脉搏信息，包括其他参数，如动脉硬化。

电容式触觉压力传感非常适合这项任务的一个原因是它可以处理待测的极低压力；血压以毫米汞柱（mmHg）为单位测量，0.5 mmHg约等于0.01 psi。

此外，触觉压力传感器符合人体和其他曲面的轮廓，因此它们可以被集成到各种柔软的、柔性的材料中。

压力剖面系统（PPS）的Jae Son博士说：“这些传感器的主要优点是灵敏度、小尺寸、能够无缝集成到可穿戴设备中的适形材料以及触觉阵列结构。”。这些传感器是直接测量压力的，而不是试图通过光学或电学特性来推断压力

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为了构建其触觉阵列传感器，PPS将电极布置成正交的重叠条。在电极重叠的每个点形成一个不同的电容器。通过有选择地扫描一行和一列，测量该位置的电容，从而测量局部压力。通过这种方法，PPS触觉阵列可以具有多达8192个集成传感元件，同时测量低至0.01磅/平方英寸的压力。

根据Son博士的说法，电容式触觉传感器的另一个有前途的应用是动脉线放置，这是一种在临床环境下进行的常见但困难的操作。

动脉线是插入动脉的细导管。它最常用于重症监护医学和麻醉中连续监测血压和采集血样进行血气分析。这种动脉内测量比非侵入性测量更准确。

即使是训练有素的临床医生也很难找到动脉。成人桡动脉平均直径只有2.3mm左右。微弱的脉搏会使它更加困难。

该设备使用PPS触觉传感器阵列，采用舒适的材料佩戴在临床医生的食指和中指上。PPS传感器识别脉冲的位置，并使用LED和针导来指示位置，以便于插入针。该装置还可以保护临床医生的手指不受针扎的伤害。

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如今，血压监测的圣杯是针对智能手表和健身带等可穿戴消费品的。当前如今，血压监测的圣杯是针对智能手表和健身带等可穿戴消费品的。目前，大多数设备仅限于测量心率，但许多设备已经在开发下一代腕带设备，能够测量血压、脉搏和其他重要的动脉测量。

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