華人學者顛覆智能穿戴，用“智能創(chuàng)口貼”無創(chuàng)監(jiān)測中心血壓

血壓（blood pressure，BP）的測量，從最初的有創(chuàng)到無創(chuàng)已經歷了數(shù)十年的探索。近年來，心腦血管疾病已經成為頭號危害現(xiàn)代人健康的慢性病，血壓計也隨之走入千家萬戶，不再僅限于醫(yī)生使用。

不過，無論是水銀柱式血壓計還是氣壓表式血壓計，所得的測量數(shù)據(jù)均是特定時間節(jié)點內的結果。血壓測量結果還常常受到情緒、運動、飲食、呼吸、身體姿勢、晝夜節(jié)律、環(huán)境溫度等多種因素的干擾，數(shù)據(jù)變化極大。在醫(yī)院測量的血壓可能跟病人在家里的血壓完全不同，準確全面地了解病人的血壓變化情況需要連續(xù)監(jiān)測而來。 更重要的一點是，傳統(tǒng)血壓計只能測量手臂及手腕上的外周血壓，但越來越多的科學研究表明，心臟等器官深層次的中心血壓更具有臨床意義，也能更好地預測心血管疾病風險。

圖｜徐升教授團隊打造的 “智能創(chuàng)口貼”（來源：Nature Biomedical Engineering） 加州大學圣地亞哥分校（University of California San Diego，UCSD）助理教授徐升便從此入手，打造了一款 “智能創(chuàng)口貼”，它看似是一張平平無奇的薄膜，但當其貼在人體表面時便可無損無輻射并連續(xù)監(jiān)測血壓。 徐升是個典型的 “斜杠青年”：本科畢業(yè)于北京大學化學與分子工程學院，博士畢業(yè)于美國佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）材料科學與工程專業(yè)。畢業(yè)后，徐升曾在伊利諾伊大學香檳分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）材料科學與工程系擔任博士后研究員。目前，他在 UCSD 納米工程系擔任助理教授。

憑借他在柔性電子設備上的顛覆式創(chuàng)新，徐升在 2018 年被《麻省理工科技評論》評為 “35 名 35 歲以下創(chuàng)新者”（35 Innovators Under 35）之一；因其在用于生物集成電子及可拉伸能源系統(tǒng)的材料和設備設計上取得的突破性研究成果，徐升在 2019 年獲得了材料研究學會（Materials Research Society，MRS）“杰出青年科學家獎” 榮譽，是第 3 位獲得此項榮譽的華人科學家。

早在 2018 年 9 月，該項研究就被徐升團隊發(fā)表在 Nature Biomedical Engineering 上。據(jù)徐升描述，文章發(fā)表后研究團隊得到了前所未有的關注。 “兩年多時間里我們收到了來自世界各地 200 多封郵件，無論是研究人員還是臨床醫(yī)生都在問什么時候買得到這個產品、怎么和我們合作、能不能寄個樣品給他們做研究，我們覺得時機很好，得趕緊開公司把產品做出來，這樣才能把產品真正給醫(yī)生使用?！?徐升說。 于是，2020 年 2 月，徐升和時任 UCSD 微流醫(yī)療器械中心主管的相舒成立公司，并取名為 “Softsonics”。與此同時，“智能創(chuàng)口貼” 也在不斷革新中。

據(jù)徐升介紹，該款 “智能創(chuàng)口貼” 是用一層富有彈性的硅膠制造，中間含有微型的電子元件，形成所謂的 “島橋” 結構 —— 小型電子零件陣列（島），每個都由彈簧形電線（橋）連接。每個島都包含稱為壓電傳感器的電極和器件，當交流電通過時會產生超聲波?！皪u橋” 結構允許整個貼片貼合皮膚，并在伸展、彎曲和扭曲時不影響電子功能。 實際上，要實現(xiàn)這個目標其實并不容易。傳統(tǒng)來講，當剛性的電子元件集成到彈性材料中時，彎曲和拉伸易導致接口部位產生很大的張力，最終導致設備故障。徐升表示，這是行業(yè)存在的現(xiàn)實問題，雖然目前尚沒有一個完美的解決問題的辦法，但 Softsonics 正在嘗試去減少困難。 “首先，我們可以把電子器件做得更小，這樣它界面的應力會成指數(shù)級降低，這是最常用的辦法；其次，應力本身并不可怕，可怕的是應力的集中，當我們將連接的導線做出一些梯度，就可以把應力分散開來，提高產品的可靠性?！?徐升說。 2018 年時，該款 “智能創(chuàng)口貼” 所產生的超聲波就已經可以到達皮膚下方 4 厘米深處的血管，人們可以檢測到心臟、肺或肝直接相連著的深層次血管的血壓。市面上的可穿戴設備穿透深度一般不超過皮下 1 厘米，在當時已是極大的突破。 經過兩年時間里不斷的研發(fā)，徐升對生輝表示，目前該款 “智能創(chuàng)口貼” 已經可以測量皮膚下方 14 厘米的生理信號，可測量的范圍再次擴大，相關文章將盡快發(fā)表。

此外，目前 Softsonics 正在攻克無線充電的難題。目前，關于可穿戴電子設備供電問題主要有兩種解決辦法，其一是降低器件能耗，其二是提升儲存能量密度。Softsonics 正在探索開發(fā)單晶鈣鈦礦材料來收集太陽能，以此為可穿戴電子設備提供能源。 “有了釘子再造錘子”，助力醫(yī)療系統(tǒng)扁平化

得益于 UCSD 濃厚的創(chuàng)業(yè)氛圍和生物醫(yī)藥集聚效應，徐升自創(chuàng)業(yè)之初便有機會與各細分領域的優(yōu)秀醫(yī)生和研究者進行交流。與傳統(tǒng)的有了產品再找應用場景的方式不同，Softsonics 更偏向于根據(jù)使用場景來打磨產品，即 “有了釘子再造錘子”，了解市場真正需要的東西以后反哺技術研發(fā)。 徐升表示，Softsonics 的愿景是幫助醫(yī)療系統(tǒng)扁平化?！坝捎趯？漆t(yī)生的領域劃分十分明顯，且彼此溝通不夠通暢，有很多病患不能及時就診。我們希望做出來的智能器件能夠讓普通醫(yī)生不需要經過過多專業(yè)的訓練就可以完成類似專科醫(yī)生的診斷，讓器件使用的壁壘越來越小，且數(shù)據(jù)足夠精準，降低錯誤率和誤診率?！? 徐升坦言，目前 Softsonics 剛起步，商業(yè)化途徑仍在探索中，產品定價還要依據(jù)制造成本和可替代性來制定。目前，Softsonics 仍將繼續(xù)加強與醫(yī)院和醫(yī)生的合作，早日打入醫(yī)療生態(tài)圈并進一步推動研究和產業(yè)的發(fā)展。 據(jù)透露，公司預計在 2021 年夏天進行天使輪融資。

原文標題：用“智能創(chuàng)口貼”無創(chuàng)、連續(xù)監(jiān)測中心血壓，華人學者顛覆智能穿戴｜專訪Softsonics徐升

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責任編輯：haq