一種柔性多模態(tài)可穿戴傳感器貼片

由日本北海道大學和東京大學領(lǐng)導的一個研究團隊，制造出一種柔性多模態(tài)可穿戴傳感器貼片，并開發(fā)出相應的邊緣計算軟件。該軟件能夠安裝在智能手機上，通過分析傳感器收集的數(shù)據(jù)，監(jiān)測用戶是否出現(xiàn)心律失常、咳嗽和跌倒等情況。這項研究于21日發(fā)表在《設(shè)備》雜志上。

可穿戴傳感器是可以佩戴在身上并檢測身體狀態(tài)的設(shè)備，屬于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的一部分，在健康監(jiān)測方面展現(xiàn)出巨大潛力。這些傳感器會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，人們需要對這些數(shù)據(jù)進行處理才能理解。在傳感器或其連接的設(shè)備上（而非云端遠程服務(wù)器）處理這些數(shù)據(jù)的計算領(lǐng)域，被稱為邊緣計算。邊緣計算是可穿戴傳感器技術(shù)的關(guān)鍵要素。

此次，研究團隊制造的傳感器能夠監(jiān)測心臟活動、呼吸、皮膚溫度以及由出汗引起的濕度。在確認其適合長期使用后，這些傳感器被集成到可貼合于人體皮膚的柔性薄膜（傳感器貼片）中。傳感器貼片還包括一個藍牙模塊，可連接到智能手機。

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傳感器貼片連接到包含藍牙模塊的處理器（電路），由電池供電。藍牙模塊將傳感器貼片連接到手機以記錄數(shù)據(jù)。

該團隊首先在3名志愿者身上測試了傳感器貼片檢測生理變化的能力。志愿者將傳感器貼片貼在胸前，用于監(jiān)測他們在濕球黑球溫度（用于確定是否可能有熱應激）為22℃和29℃以上時的生命體征。團隊還開發(fā)了一個機器學習程序來處理記錄的數(shù)據(jù)，以檢測其他癥狀，如心律失常、咳嗽和跌倒。同時，他們?yōu)橹悄苁謾C設(shè)計了一個邊緣計算應用程序，可進行同樣分析，預測準確率超過了80%。

這項研究的重大進展在于，將多模態(tài)柔性傳感器、實時機器學習數(shù)據(jù)分析和使用智能手機進行遠程生命體征監(jiān)測相結(jié)合，提出了一種基于貼片的邊緣計算系統(tǒng)的概念。未來，該系統(tǒng)將在日常生活中檢測身體的早期疾病跡象，還可用于遠程醫(yī)療或診斷中。