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清华大学/加州大学伯克利分校:研究柔性传感贴片,可以聆听心音、语音、呼吸音以及咳嗽、吞咽等生理声音

清华大学/加州大学伯克利分校:研究柔性传感贴片,可以聆听心音、语音、呼吸音以及咳嗽、吞咽等生理声音

公众号新闻


传感新品

【清华大学/加州大学伯克利分校:研究柔性传感贴片,可以聆听心音、语音、呼吸音以及咳嗽、吞咽等生理声音】

以心音、呼吸音、柯氏音等为代表的音频生理信号提供了监测人体心血管和呼吸道生理状况的窗口,在临床听诊中已经得到了广泛的应用和验证。然而,微弱的强度水平(比体表脉搏波强度弱1~2个数量级)、分散的频率范围成为阻碍柔性传感设备获取高信噪比音频生理数据的挑战性因素。清华大学深圳国际研究生院王晓浩/董瑛和加州大学伯克利分校林立伟团队通过具有电磁屏蔽效果的折叠双层压电驻极体传感贴片,展示了与临床应用相关的几种高质量生理声音模式。
人工孔隙中丰富的电偶极子保证了该传感贴片在0-8 kPa范围内591 pC kPa-1的高动态灵敏度,特殊设计的电磁屏蔽层使谐波干扰降低了20 dB以上。结合DC-600 Hz的宽工作频带和不低于0.1 Hz的频率分辨率,传感贴片对心音、语音、呼吸音以及咳嗽、吞咽等常见的生理声音信号具有良好的跟踪检测能力,表现出在数字化听诊诊断方面的可行性。


图1. 压电驻极体传感贴片的性能表征和音频生理信号测量

心音检测与验证

心音的产生与心脏在一个心动周期内的机械活动密切相关,例如瓣膜关闭、室壁振动与血流变化等。在成年人正常心脏跳动中能够清晰听到的两个声音,即S1成分和S2成分,分别是由房室瓣和半月瓣的关闭所产生。作者使用压电驻极体传感贴片跟踪胸腔心尖处的心脏活动,同时获取不同状态下的呼吸波、脉搏波和心音结果。同时观察到深呼吸时的S2生理性分裂现象,并通过希尔伯特频谱验证。此外在400秒的长时间连续监测中,传感贴片与参考ECG和医疗生理记录仪BIOPAC的结果在心动周期和收缩期与舒张期时长上保持高度的相关性,验证了心音测量的可靠性。
图2. 心音的测量、分析与验证

柯氏音检测与血压评估

柯氏音是血液湍流时与血管壁的冲击和摩擦发出的声音,通常在手臂肱动脉处获取。柯氏音的频率成分与心音类似,并与心音S1成分具有时间上的一致性(图3b)。柯氏音的一项重要应用是对血压的检测,被认为是无创血压测量的金标准。相比于现有的基于示波法或脉搏容积的电子血压计,柯式音法具有精度高、适应性强、不依赖于经验参数或模型训练等优点,更有可能实现无偏的血压评估。作者提出了通过数字化柯氏音测量血压的评估标准,并在七名志愿者(含低血压志愿者)中得到了成功应用。同时获得的肱动脉脉搏波表明可以兼容传统的示波法,以作为柯式音法评估的补充。此外,作者通过饮用刺激性饮料的对比实验、和在桡动脉处柯氏音的检测,分别说明了柯式音法对血压波动的跟踪检测、以及集成在腕带式可穿戴设备中的可行性。

图3. 柯氏音测量与血压评估

呼吸音检测与分类

呼吸音是呼吸气流与气管/支气管壁和肺泡壁摩擦产生的声音,根据听诊位置的差异可细分为支气管音、支气管肺泡音和肺泡音,三者在时域形态和频域成分上均有较大差异(图4cd)。通过呼吸音的频率、强度、以及呼吸杂音的性质、产生部位等可以反应不同的呼吸疾病,对呼吸音模式的准确分类是诊断呼吸道疾病的关键保障。作者展示了基于梅尔倒谱系数的呼吸音分类方法,并在141例正常呼吸、喘息打鼾音中实现了92.9%的分类准确率。此外,作者针对呼吸音作为生物特征实现身份识别进行了概念演示。
图4. 呼吸音检测与分类
作者展示了使用柔性传感贴片感知身体声音的一系列尝试,以论证全面监测心音、柯氏音和呼吸音等音频生理信号的可行性。尤其是在各种应用场景中,使用具有电磁屏蔽效果的折叠双层压电驻极体传感器实施高质量的生理声信号检测,并探索其在临床上的潜在应用。包含更多参与者的临床检测和改进将是未来的研究兴趣所在,在针对心血管和呼吸道的实时检测方面有希望发挥更大的作用。

传感动态

【纳芯微2023半年报:传感器产品逆势增长,汽车电子营收占比提升】
纳芯微发布2023半年报,报告期内公司实现营业收入72,367.67万元,较上年同期减少 8.80%。其中,公司主营产品的营收表现:传感器产品实现营收8,289.99 万元;信号链产品实现营收41,001.35万元;电源管理产品实现营收22,595.25万元。从下游应用的收入结构来看,汽车电子领域收入占比为 26.28%,较去年年度占比提升约3个百分点;消费电子领域收入占比为 10.04%,较去年年度占比提升约3个百分点;工业新能源领域收入占比为 63.68%。
受整体半导体行业周期下行,终端市场需求疲软以及行业去库存等因素影响,公司营业收入同比下降;同时,受行业供需关系变化、市场竞争加剧、产品结构变化等因素影响,公司毛利率较上年同期有所下降;因公司实施限制性股票激励计划,报告期内摊销的股份支付费用 19,283.49 万元,较上年同期增长较大,若剔除股份支付费用的影响,公司 2023 年 1-6 月实现归属于母公司所有者的净利润 6,123.06 万元,实现归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润 1,448.35 万元。
尽管处于行业的低迷周期,该公司仍坚持在研发、市场拓展、供应链运营、质量监管以及人才培养等多个领域持续注入资源。公司持续致力于内部实力的提升,不断增强产品的持久性、流程的完整性、质量的可靠性以及员工的专业素养。
纳芯微传感器产品在上半年实现逆势增长。据报告,传感器产品2023 年上半年实现营收8,289.99 万元,同比增长131.74%。在磁传感器方面,公司推出了符合汽车电子应用的磁线性电流传感器,广泛应用于汽车主驱电机电流检测场景;推出了0.27mohm低导通阻抗,抗浪涌电流20kA的大电流集成式电流传感器;车规级的磁开关、磁轮速传感器等方向研发进展顺利。在温湿度传感器方面,已实现单片集成数字输出高精度温湿度传感器稳定量产,此产品广泛应用于工业暖通系统、车载座舱除雾、IoT、冰箱保鲜、智慧农业等应用场景中。此外,在研的表压、差压系列压力传感器新品进展顺利。
【歌尔股份有去哈萨克斯坦建厂的计划?回应来了!】
有投资者向歌尔股份(002241)提问, 你好,董秘,我今天看到新闻说哈萨克斯坦总统访问越南歌尔工厂,请问消息属实吗?公司是否有去哈萨克斯坦建厂的计划?
公司回答表示,投资者你好,公司目前暂无去你所说国家建厂的计划。
歌尔股份有限公司成立于2001年6月,2008年5月在深交所上市,是全球布局的科技创新型企业,主要从事声光电精密零组件及精密结构件、智能整机、高端装备的研发、制造和销售,目前已在多个领域建立了综合竞争力。
 歌尔研发布局全球,在美国、日本、韩国、丹麦、北京、青岛、深圳、上海、南京、台湾等地分别设立了研发中心,以声光电为主要技术方向,通过集成跨领域技术提供系统化整体解决方案。
【美国宇航局(NASA)为高超声速飞行器开发高温传感器】
美国宇航局(NASA)阿姆斯特朗飞行研究中心的研究员Piazza正在开发高超声速技术项目所用的先进高温应变传感器。这些传感器可测试新材料和结构,并验证它们能否安全应用在再入飞行器和民用高超声速运输机中。
Piazza指出,两种方法可以满足在测量越来越高温度方面的不同需求:一是NASA阿姆斯特朗飞行研究中心开发的先进光纤传感系统(FOSS),其包含厚度与人类头发类似的二氧化硅光纤。
FOSS系统的三根光纤上装有1400个传感器,可提供温度、应变和其他关键任务安全信息,曾在2022年11月10日的充气减速器低地球轨道飞行试验(LOFTID)任务中成功提供了温度数据;二是蓝宝石高应变和高温传感器,可在高达3200华氏度(1760摄氏度)下工作,目前的关键技术在于开发一种能用于承受这种温度的蓝宝石固定方法。
【华为与爱立信签订长期全球专利交叉许可协议】
 记者从华为方面获悉,华为与爱立信于近日宣布签订长期全球专利交叉许可协议,该协议包括3/4/5G蜂窝技术在内的覆盖了3GPP、ITU、IEEE、IETF等广泛的标准相关基本专利,覆盖通信网络基础设施和终端设备销售。根据协议,华为与爱立信都许可对方在全球范围内使用自身持有的标准专利技术。
目前,全球公认专利许可有两种主要方式,一是通过双边许可解决两家公司之间的许可问题,二是通过专利池开展“一站式”许可,参加者可作为权利人向其他成员提供许可,也可作为使用人获得其他成员的许可。
华为与爱立信两家公司既是ICT市场上的领导者、也是相关标准领域的主要贡献者,两家公司相互认可有助于构建更良好的专利环境,体现了双方尊重和保护知识产权的共识。
华为知识产权部部长樊志勇表示,“华为致力于与产业分享领先的科技创新成果,这将推动产业的长期、良性发展,并为消费者提供更优质的产品和服务。”
据悉,过去20年,华为一直是蜂窝通信、Wi-Fi和多媒体编解码等主流ICT标准的主要贡献者。其中,2022年,华为向欧洲专利局提交了4505份专利申请,位居申请人榜首。
【英伟达首席财务官:美国收紧对华芯片出口管制,将让整个产业永久失去商机】
据香港《南华早报》8月24日报道,美国芯片制造巨头英伟达方面表示,如果美国收紧对中国的芯片出口管制,实施更为严格的制裁措施,英伟达乃至整个美国产业界都将在全球最大半导体市场“永久失去商机”。
据报道,当地时间8月24日,英伟达发布公司季度业绩,在财报电话会议上,英伟达首席财务官科莉特·克雷斯(Colette Kress)谈到了有关美国正考虑对中国芯片出口实施更多制裁的报道。
“鉴于全球对我们产品的强劲需求,预计数据中心GPU(图形处理器)的额外出口限制不会对我们的财务业绩产生直接的实质性影响。”克雷斯又补充说:“然而,从长远来看,如果实施禁止向中国销售我们的数据中心GPU,这一限制将导致美国产业永久失去在全球最大市场之一竞争和领导的机会。”
报道称,克雷斯这一言论,是美国芯片制造商强调商业利益的最新例证,目前美国政府正以所谓“国家安全”为由,对中国获取进口高科技采取战略遏制。
《南华早报》指出,中国是全球最大的半导体市场,而英伟达已经被禁止向中国出口其专注于人工智能的高端芯片。然而,英伟达一直在向中国销售功能不那么强大、绕开限制范围的芯片,比如用于人工智能和数据中心应用的A800 GPU,而美国进一步限制英伟达向中国出售的可能就涉及这一种芯片。
在上一财年,英伟达约五分之一的营收来自中国。该公司报告称,上个季度来自中国数据中心的营收约占其营收总额的20%至25%。
事实上,克雷斯早在今年6月28日的一场投资会议上就直言,拜登政府若扩大对华芯片出口限制,这将导致美国产业在中国这一市场“永久丧失机会”,并影响该公司未来的业务和财务业绩。
来源:传感器专家网

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