可穿戴健康监测设备
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人类一直在探索地球之外的广阔空间,以了解生命的基本原理和机制。尽管这种探索已经超出了地球本身,但微电子和软电子技术的最新进展将焦点重新转移到了地球内部——了解我们的身体如何运作以及如何改善和延长它们的寿命。研究甚至深入人体内部,通过对神经活动进行空间和时间记录,探索人类思维的基本原理和构成要素。生物标志物和性能监测被视为维持健康、识别有害活动和强化健康习惯的关键要素。最近的全球疫情凸显了健康和环境监测的重要性,它为我们提供了完整和最新的健康信息,并指导我们提高生活质量和实现更大的世界进步。微电子技术的进步,例如柔性和可拉伸电路板的开发,导致了可穿戴传感器的蓬勃发展;低成本健康监测和诊断设备的分水岭时刻已经到来。科技巨头将个人数据货币化表明,我们的独特性是可以分析、量化和预测的。这些进步推动了对健康量化和预测的研究,特别是在神经系统疾病和障碍领域。由于大多数神经系统疾病直到疾病晚期才会显现,目前的重点是早期发现和开发临终前患者的治疗方法。现有数据集上的计算算法的进步显示出实现这些目标的巨大希望;然而,疫情表明现有数据集存在巨大差异,因为常见的脉搏血氧仪无法为非白色皮肤色素沉着的个体提供准确的结果[1]。这些失败暴露了对大型通用数据集的需求,这可能会为整个人类带来进步。此外,医院外的患者需要早期检测数据来识别早期疾病生物标志物。为了实现这种级别的监测,传感器需要从台式金融巨头发展为低成本便携式传感器,可以无缝地成为我们日常生活的一部分。随着便携式传感技术的发展,挑战之一是将所有子系统集成到一个不显眼的设备中,以便连续收集数据(图 1)。通过将传感器部署到更广泛的公众中,进行不显眼的长期监测,有可能取得重大突破,因为让参与者处于危及生命的状况以提前进行早期检测是不可行的。不显眼的长期监测设备需要专注于材料研究、电路设计、制造、用户交互和数据处理。需要采用贴合性电路设计,以便将设备连接到皮肤上,而无需使用强力粘合剂,并实现低噪音水平。织物集成是各种传感器(包括环境监测)的可行途径,但部署时需要显著提高纺织设备的耐用性。可穿戴设备需要抗噪声和运动的电路和算法,以及多模态传感,以便为测量提供用户背景信息。可穿戴传感器面临的最大挑战之一是电源,以实现可重复使用的长期运行,

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