韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)大學(xué)：研究用于持續(xù)呼吸監(jiān)測和呼吸康復(fù)的3D打印磁性空氣壓力傳感器

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【韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)大學(xué)：研究用于持續(xù)呼吸監(jiān)測和呼吸康復(fù)的3D打印磁性空氣壓力傳感器】

便攜式檢測技術(shù)的快速發(fā)展使得許多患有慢性呼吸系統(tǒng)疾病的患者能夠及時進(jìn)行診斷、監(jiān)測和治療。目前，最大的挑戰(zhàn)在于進(jìn)一步優(yōu)化測試設(shè)備，以提升功能多樣性、效率和性能，并且更好地滿足患者的特定需求?？紤]到慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者可能存在呼吸困難的情況，我們開發(fā)了一種呼吸傳感器，專注于低氣壓范圍內(nèi)的敏感度。與簡單的氣流數(shù)據(jù)不同，該傳感器利用基于磁性的壓力傳感器輸出呼吸氣壓。這種非傳統(tǒng)但高度可靠的方法，結(jié)合傳感器簡單的3D打印設(shè)計，提供了廣泛的可調(diào)性和功能性。憑借其出色的敏感性、顯著的吸氣和呼氣區(qū)分能力，以及完全可重現(xiàn)和便捷的設(shè)計，我們相信這種呼吸傳感器將為開發(fā)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的多模態(tài)和多功能呼吸傳感器鋪平道路。

當(dāng)今世界上一些最嚴(yán)重和普遍的疾病之一與肺部有關(guān)。這些疾病通常被定義為慢性呼吸系統(tǒng)疾?。–RDs），包括慢性阻塞性肺疾?。–OPD）、哮喘、職業(yè)性肺病和肺動脈高壓。通常，這些疾病的診斷需要專用工具，如肺功能儀，它們可以根據(jù)氣量和流速來分析量化肺部功能。然而，除了診斷目的外，治療這些疾病的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的另一個重要功能是在患者日常生活中持續(xù)監(jiān)測其健康狀況，其中通常使用簡單但堅固的設(shè)備，如氣流傳感器或呼吸傳感器。由于呼吸病毒的迅速出現(xiàn)，包括最近的COVID-19大流行，這些監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)在需求日益增加。

圖1. 呼吸傳感器的設(shè)計及工作機制。

圖2. PHMR傳感器工作機制及PHE表征。

圖3. 完全組裝的呼吸傳感器的特性。

圖4. 呼吸傳感器的演示、應(yīng)用與功能化。

開發(fā)了一種使用穩(wěn)健的磁性PHMR傳感器作為主要感應(yīng)機制的3D打印呼吸傳感器，能夠檢測和區(qū)分吸氣和呼氣的氣壓變化。當(dāng)呼吸氣流進(jìn)入時，由于PDMS薄膜內(nèi)嵌磁鐵的運動引起磁場變化，進(jìn)而激發(fā)PHMR傳感器輸出電壓的變化。多位志愿者進(jìn)行了多次呼吸示范，展示了傳感器測量的多樣化呼吸模式。除了正常呼吸外，還展示了運動和冥想狀態(tài)下的呼吸示范。為了適應(yīng)深呼吸的更高壓力范圍，通過改變PDMS膜的厚度對傳感器進(jìn)行了修改?？梢赃M(jìn)一步修改以擴展傳感器的功能。為了驗證這一點，引入了IMT設(shè)備，通過在傳感器主體上添加幾個額外的組件。這種呼吸傳感器設(shè)計具有高度的適應(yīng)性和可修改性，允許廣泛的功能和設(shè)計應(yīng)用。

傳感動態(tài)

【IDC：一季度中國可穿戴市場同比增速為全球的4倍】

6月17日，IDC中國最新發(fā)布的《中國可穿戴設(shè)備市場季度跟蹤報告》顯示，2024年第一季度中國可穿戴設(shè)備市場出貨量為3367萬臺，同比增長36.2%，伴隨銷量增長，市場出貨節(jié)奏明顯加快。

其中，智能手表市場方面，2024年第一季度出貨量910萬臺，同比增長54.1%。其中成人智能手表505萬臺，同比增長62.8%；成人智能手表市場供給側(cè)節(jié)奏加快，部分渠道庫存水位開始拉高。但成人智能手表市場銷量同比增長38.6%，保持較快增長速度。此外，隨著市場需求復(fù)蘇，兒童智能手表出貨量404萬臺，同比增長44.4%。

手環(huán)市場方面，2024年第一季度出貨量370萬臺，同比增長29.6%。頭部廠商新品迭代帶動出貨量增長顯著。

此外，耳戴設(shè)備市場方面，2024年第一季度出貨量2,075萬臺，同比增長30.6%。其中真無線耳機出貨量1704萬，同比增長37.2%。以耳夾和耳掛式產(chǎn)品為代表的開放式市場發(fā)展迅猛，不僅頭部廠商紛紛加入布局，低價位段市場也借助多電商平臺快速崛起。

IDC中國助理研究總監(jiān)潘雪菲認(rèn)為，當(dāng)前可穿戴市場的發(fā)展主要圍繞為消費者創(chuàng)造更多選擇而進(jìn)行，包括價格的差異化、形態(tài)的多樣化、表帶表殼等配飾的個性化等。得益于中國市場的廣闊空間，可穿戴市場尤其腕戴市場仍然有一定滲透潛力，也為新興技術(shù)儲備留有窗口期。但市場亟待于新的傳感技術(shù)和算法出現(xiàn)，推動市場的可持續(xù)發(fā)展。

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