一种依据光纤传感器的智能手环体系规划
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学院/未来技能学院孙琪真教授团队和同济医学院隶属同济医院陈琛教授团队、南边科技大学沈平教授团队以及华为技能有限ing via an optical-fiber-sensor-assisted smartwatch”为题宣布在期刊PhotoniX上。华中科技大学孙琪真教授与南边科技大学沈平教授为论文一起通讯作者，华中科技大学博士研讨生李良晔为论文榜首作者。
心血管疾病是发病率榜首、死亡率最高的疾病，有报导称24小时动态血压监测有助于评价药物作用和防备心血管疾病。传统的袖带式血压计需充气加压因而约束接连丈量的可能性，依据光电容积描记技能的可穿戴接连血压监测受限于活络度缺乏，限制了其在临床实践的运用。光纤传感器凭仗其抗电磁干扰、高活络、生物相容性好的特性在可穿戴运用中具有广泛远景，但仍需战胜方位对准、终端集成的应战。
依据此，研讨团队提出并开发了一种光纤传感器辅佐的智能手环，用于接连准确的血压监测。光纤传感器是由一个光纤适配器传感单元和一个液体胶囊组成，光纤适配器被用来检测脉息波压力信号，而液体胶囊被用来扩展传感区域并增强传感器与皮肤之间的耦合。脉息波带着丰厚的心血管病理信息，其典型特征将被剖析提取并经过构建血压监测模型。可穿戴的信号处理芯片、蓝牙传输模块和一个自主开发的手机APP将与光纤传感器结合，组成具有动态血压监测功用的可穿戴智能手环。其功能显现血压均匀差错小于3 mmHg，差错规范差小于5 mmHg，契合美国医疗仪器促进协会(AAMI)规则的精度要求。
研讨团队开发的动态血压监测体系由光纤传感器、信号收集芯片、数据处理芯片、智能手环终端和APP组成。脉息波信号由光纤传感器感知，然后由光电勘探器检测并转化成电信号。微处理器包含信号收集、转化、去噪和特征提取。为了更准确地核算血压，运用神经网络来练习模型。最终，手环屏幕上显现收缩压(SBP)和舒张压(DBP)的数值，并以无线传输的方法传输到手机APP。
光纤传感器包含光纤适配器传感单元和液体胶囊。光纤适配器由聚乙烯管、空气芯和两根不同芯径的多模光纤组成，用于勘探脉息波信号。液体胶囊的规划是为完成方位免校准和空间不灵敏，依据帕斯卡定律，不行紧缩停止流体中任一点受外力发生压强增值后，此压强增值瞬时刻传至停止流体各点，因而，液囊基底区域内任何一点感应到的动脉脉息信号都会传递到密封在液囊中的光纤适配传感单元。本项作业中，光纤传感器成功在20 mm × 20 mm区域内检测到高保真脉息波信号，然后有效地消除了由方位漂移和错位引起的脉息波信号失真，使血压监测愈加准确。传感器在0-2 kPa的压力规模内具有高达-213 µw/kPa的活络度，并具有5 ms的超快呼应时刻，在长时间的运转安稳性和可靠性过程中，在70000次循环后没有观察到显着的功能下降。
本项作业提出的用于接连血压监测的练习模型，包含预处理、特征提取、监督练习和模型拟合。未处理脉息形状改变难以提取特征点的问题，规划自批改阈值法完成对不同形状的脉息特征点的自适应提取，经过全面挑选脉息波的时域、幅值、面积、比值、波形特征量等特征参数，进步模型的鲁棒性，结合后向传达神经网络算法，将脉息特征点作为输入，收缩压和舒张压作为输出，完成精准动态血压监测。
研讨团队展开血压丈量临床实验研讨，收集样本掩盖健康人群和高血压人群，共105组样本，其间，30组样本作为测验集，测验依据效果得出，光纤智能血压手环的收缩压和舒张压的均匀绝对差错别离-0.35 mmHg和-2.54 mmHg，规范差别离为4.68 mmHg和4.07 mmHg，均契合美国医疗仪器促进协会规则的差错规范，对前期心血管疾病的确诊和防备具有极端严重意义。
团队聚集精准医疗、才智医疗严重国家需求，开发全光纤心血管健康监测智能手环，对主动健康办理、个性化医疗的施行供给技能支撑，促进以个人为中心的数字化、智能化健康办理开展，光纤智能手环作为深度医工穿插协作的标明性效果，将鼓舞以疾病防备和健康促进为要点的健康监测，助力健康我国战略的施行。
孙琪真教授团队主要是做微结构光纤器材、传感技能及运用研讨，近年来在LSA、Optica、OEA、PR、AFM等高水平期刊上宣布SCI论文140余篇，取得科技部要点研制专项（首席科学家）、国家自然科学基金要点项目、JWKJW快速支撑和国防科工局民用航天预研要点基金等多个项目支撑，具有45项授权发明专利，4项软件著作权，2项专利技能效果施行转化运用。
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