自驱动脉搏传感器助力心血管健康监测

自驱动脉搏传感器助力心血管健康监测

近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所李舟研究员团队研发出一种新型自驱动超高灵敏脉搏传感器，为心血管疾病监测带来突破性进展。

心血管疾病是全球范围内的重大健康问题，而脉搏监测是早期发现和诊断心血管疾病的关键手段。传统的脉搏监测设备往往体积庞大、需要外部电源，难以实现长期连续监测。针对这一挑战，李舟研究员团队开发的自驱动脉搏传感器提供了一个创新解决方案。

这种传感器采用压电聚合物材料，通过机械压力的变化产生电能，实现了完全自供能运行。其独特的多级分支（Hierarchical branching，HB）结构设计，使得传感器兼具高灵敏度和宽压力检测范围。具体来说，HB结构能够实现压力的分支传递，有序调动弹性结构的变形，从而在低压范围内也能保持高灵敏度。

传感器由两个具有不同直径的半球结构弹性层和一个电极层组成，表面为有源层，充当底部并排共面电极之间的导电桥。选择聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为弹性材料，具有高电阻率、高灵活性、良好的生物相容性和防水性等优点。

该传感器不仅能够监测声音振动、动脉脉搏、手指运动等微小变化，还能应用于猪膝关节置换术等复杂场景。其柔性设计使其能够适应各种曲率表面，无论是平坦的皮肤表面还是关节等复杂部位，都能实现稳定监测。此外，传感器在4000次作用下电压输出仍保持稳定，展现出优异的长期稳定性。

这项技术突破为心血管疾病监测带来了新的希望。通过实时监测脉搏波，可以获取心血管健康相关信息，如动脉血压、血流速度、心率、血管硬度、心输出量等。而且，该传感器能够较好地还原脉搏波的原始波形，避免了光学传感器信号畸变的问题。

李舟研究员表示，这种自驱动脉搏传感器有望实现从“单点、离散”到“多点、连续”的血压监测模式转变，帮助医生和患者更好地追踪血压变化，实现对高血压疾病的监护预警和早期筛查。

随着物联网和人工智能技术的发展，这种便携式、无创的健康监测设备将在慢性病管理、老年人健康监测等领域发挥重要作用，推动医疗模式从传统的集中式服务向分散式个性化服务转变。