【摘 要】
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汗液中包含有大量人体电解质、代谢物、营养物、蛋白质分子等重要生命物质,这些物质含量的变化能够精准反映人体健康及相关疾病状况.目前的可穿戴传感技术仅能监测人体物理及运动信息,柔性医疗传感芯片技术的出现,使得基于汗液的健康监测技术得到了革命性的发展,实现了从分子层面实时、连续、无创地监测人体理化指标,初步展现了在医疗健康领域颠覆性的应用价值.本文介绍了柔性汗液传感芯片技术原理与前沿研究进展,阐述了汗液传感器件的设计原理,探讨了汗液监测传感技术与关系到人体健康指标监测结合的应用,最后,总结和展望了柔性汗液传感芯
【机 构】
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上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093;海军军医大学海军医学系,上海200433;海军军医大学海军医学系,上海200433;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093
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汗液中包含有大量人体电解质、代谢物、营养物、蛋白质分子等重要生命物质,这些物质含量的变化能够精准反映人体健康及相关疾病状况.目前的可穿戴传感技术仅能监测人体物理及运动信息,柔性医疗传感芯片技术的出现,使得基于汗液的健康监测技术得到了革命性的发展,实现了从分子层面实时、连续、无创地监测人体理化指标,初步展现了在医疗健康领域颠覆性的应用价值.本文介绍了柔性汗液传感芯片技术原理与前沿研究进展,阐述了汗液传感器件的设计原理,探讨了汗液监测传感技术与关系到人体健康指标监测结合的应用,最后,总结和展望了柔性汗液传感芯片技术对健康监测未来的发展趋势、机遇与挑战.
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1 临床资料rn患者,男,53岁,因“腹痛3个月”就诊于我院胃肠外科.入院前3个月无明显诱因出现上腹部间歇性隐痛,服用奥美拉唑后症状未见缓解,遂到我院就诊.查体:T 36. 3℃, P 81 次/min, R 20 次/min, BP 123/81 mmHg,心、肺阴性,腹软,无压痛及反跳痛.
本研究采用美信公司的MAX30102新型血氧饱和度传感器模块,研制了一款耳部血氧饱和度采集装置,以无线入耳式耳机的方式,在耳道的入耳处采集人体的血氧饱和度指标.为了提高检测过程中的信号抗干扰度,本研究设计了专用的导光柱增强检测光透光性,降低自然光的干扰,同时可以紧贴皮肤,减少运动产生的位移.数据处理方面结合耳机内置的三轴加速度传感器,采用LMS自适应滤波的方法滤除因运动位移产生的干扰信号.实验证明,该装置可以有效滤除因运动位移所产生的运动干扰.
本研究提出一种超声超高帧率时空滤波图像联合块匹配方法,以实现对颈动脉血管壁的运动追踪.超高帧率平面波超声图像以其高时间分辨率反映细节的运动信息.时空滤波方法滤除图像中相关性较低的随机噪声信号,从而使得联合块匹配算法中相关性的计算更加准确.通过对比,高帧率成像相对于低帧率反映出更加细致的运动信息,时空滤除处理减少了追踪结果的不平稳波动,由追踪结果测得受试者心率值接近真实值.改进结果表明,超声超高帧率时空滤波图像有望为颈动脉运动追踪提供一种更加有效的思路.
为准确、快速提取超声多普勒频移信号,本研究提出了一种结构简单、成本低廉的单通道乘法器电路.该电路的一路输入为超声回波信号,另一路为与发射信号频率有确定频差的正弦波.通过设计的多普勒信号模拟装置对电路进行测试,并对实验数据进行频谱分析,结果显示,解调得到的多普勒频移信号的频率符合多普勒效应的原理.实验证明,本研究的单通道乘法器电路可以实现对超声多普勒回波信号的解调.
本研究采用反相乳液法,制得淀粉-海藻酸盐复合止血材料.通过扫描电镜、吸液性能测试、体外凝血试验和大鼠肝脏止血试验对其物理形貌、吸液性能,体外凝血性能、动物止血效果进行研究.结果表明,淀粉-海藻酸盐复合止血材料表面呈粗糙、多孔状,对模拟体液的吸液倍率可达20～22倍.体外凝血试验中,淀粉-海藻酸盐复合止血材料的全血凝固时间比空白缩短了28.65％.大鼠肝脏止血试验,相对模型组止血时间缩短57.9％,出血量减少64.3％,在外科手术创面止血有着良好的应用前景.
下肢运动障碍患者对下肢康复器械的需求日益增大.基于刚性连杆康复机器人的局限,本研究设计了一款绳索并联驱动的下肢康复机器人.通过对人体步态运动规律的分析,建立了人机运动学模型,利用数值法对运动学正逆解进行了验证,得到了绳索长度、速度、加速度变化规律,并进行了工作空间的研究.最后将模型导入Adams软件进行仿真,其下肢各关节仿真结果与CGA标准结果拟合误差较小.实验结果表明,该康复机器人结构设计合理,训练安全有效.
1 临床资料rn患者,女,53岁,因“头晕、发现血小板减少2 d”于2020年1月4日入院.入院前2 d,患者出现头晕、头痛,一过性的言语不清,无呕吐、抽搐及肢体活动障碍.于当地医院查血常规示Hb 91 g/L,PLT 12 ×109/L,输液后无缓解,遂至我院.查体:T 36. 9℃, P 111 次/min,R 20次/min,BP 101/63 mmHg.
针对目前增强CT图像中肾脏及肾肿瘤分割困难的问题,本研究提出一种基于级联卷积神经网络肾脏及肾肿瘤的定位分割方法.分别以Attention U-Net、Res U-Net、U-Net为基本网络结构,建立级联卷积神经网络模型.一级模型实现正常肾和肿瘤肾的定位,二级模型实现肾脏与肿瘤的精细分割.以影像医师手动勾画为金标准,通过精确度、召回率、F1得分评估定位结果,以Dice、体积相似度(volume similarity,VS)评估分割精度.由测试结果可见,一级定位模型中,U-Net的整体精确度最高为97.67
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针对骨科手术中手动安放手术导板误差较大的问题,本研究提出了基于增强现实(augmented real-ity,AR)的骨科手术中引导手术导板精确安放方法.首先对术中视频流全局阈值分割,检测手术部位的目标轮廓,并将轮廓外接矩形4个顶点作为匹配跟踪点;利用基于P3P(Perspective-Three-Points)算法实现手术部位的初匹配;在此基础上,提出基于六自由度的Powell算法进行搜索优化,并改进其新一轮搜索方向,将得到的最优匹配矩阵同时作用于虚拟手术导板模型和虚拟手术部位模型;最后术中动态调整手术