呼吸是人體與外界環（huán）境之間的氣體交換過程，主要進行氧氣和二氧化碳（tàn）的補充與排出，是維（wéi）持生命活動所必須的生理過程。呼吸頻率、深度是反映人體健康狀況的基（jī）本生理指標。連續精準的呼吸監（jiān）測對於臨床醫療和個人健康都有重要的現實意義。
睡眠呼吸暫停綜合征是在睡眠過程中出現（xiàn）呼吸暫停、呼吸變淺、呼吸不規律等呼吸失調症狀的疾病。目前臨床針對睡眠呼吸暫（zàn）停綜合征的診斷依據主要是多導睡眠圖。多導睡眠圖中包（bāo）含了腦（nǎo）電、心電、肌電、眼動、呼吸、體位體（tǐ）動、血氧飽和度等多種生理信號。多導睡眠儀在精確診斷和（hé）早期篩查方麵尚存（cún）以下不足：
1.處於新環境且佩戴眾多儀器以及信號傳（chuán）輸（shū）導線（xiàn）的（de）束縛會一定程度（dù）上影響患者睡眠質量，甚至導（dǎo）致失眠，使（shǐ）得所采（cǎi）集（jí）的生理信號數據與真實睡眠情況不符，從而（ér）妨礙精確診斷；
2.多導睡眠儀體積較大且操作（zuò）複雜，不利於展（zhǎn）開對更大（dà）範圍人群的日常睡眠質量監測與呼吸暫停的早期篩查。
針（zhēn）對上述問題，浙（zhè）江清華柔性電子技術研究院的研究人員提出了一種將類皮膚的柔（róu）性混合電路與可延（yán）展柔性傳感單元集成的柔性化策略，並基於人體臉部幾何形貌特征設計出麵（miàn）膜式的（de）呼（hū）吸監（jiān）測（cè）係統，利用傳熱學分析構建基於可延展溫度（dù）傳感器的呼吸監測原理，提出壓縮屈曲構型作（zuò）為傳感器工作（zuò）形態以提升傳感（gǎn）器信噪比和（hé）力學順應性，用以解決現有呼吸監測技術中器件剛性（xìng）、有線導（dǎo）聯、傳感單元與信號處理單元分離帶來的不舒適感、精度差、不可長期監測、數據傳輸（shū）與處理滯後等問（wèn）題。該呼吸監（jiān）測技術的基（jī）本原（yuán）理是通過貼於（yú）鼻子下（人中處）的溫度傳感器實時采集人體呼（hū）出和吸入（rù）氣體的溫度，並傳（chuán）輸（shū）至集成化的柔性混合集成（chéng）電路，用以數據的預處（chù）理、模數轉換、處理，通過（guò）低功耗藍牙係統級芯片（SOC）將實時數據無線分享至移動用戶終端（duān），並在用戶應用軟件上麵實（shí）時顯示。
圖1：器件原理示意圖
近（jìn）日，研（yán）究團隊在國際電子材料（liào）領域知名學術期刊《先進電子（zǐ）材料》（Advanced Electronic Materials）上在線發表了題（tí）為《應用於（yú）連續呼吸監測的可共形貼附（fù）於麵部的類皮膚混合集成電路》（Skin-Like Hybrid Integrated Circuits Conformal to Face for Continuous Respiratory Monitoring）的研（yán）究成果。研究人員通過將（jiāng）類皮膚的柔性混合電路與可延展柔性傳感單元集成，提出了係統級集成電路（lù）的柔性化策略，建立了從信號（hào）采集、傳輸、處（chù）理到無線通信等多模塊一體化的柔性（xìng）平台，解決了（le）可延展柔性（xìng）傳感（gǎn）單元（yuán）與後（hòu）端電路（lù）的異質集成的問題；並（bìng）通過人力（lì）學建模優化，該柔性集（jí）成電路可共形貼附（fù）於具有（yǒu）複雜幾何特征的麵部，可實現人體在諸如休息，運動，吃飯（fàn），喝水和睡覺等動靜態多場景下連續呼吸監測，展示了柔性電子技術在人體呼吸（xī）相關的臨床與生理（lǐ）學基礎研究中的廣闊應（yīng）用前景。
圖2：器件示意與實物圖
利用本集成器件實現了的一係列多場景（jǐng）隨體呼吸監測實驗，包括靜態與動態監測，如休息，運動，睡覺，而不對人體的正常活動造成任何影響，表明了該器件具有精準舒適監測人體呼吸的能力，在與呼吸（xī）係統相關的臨床與生理學基礎研究中具有（yǒu）明確應用價值。此外，該研究所提出的係統級的柔性混合集成（chéng）電路為人體其他生理（lǐ）信號（hào）的連續實時監測（cè）提供了重要基（jī）礎，為人體健康監測器件的大規模工業化生產和推（tuī）廣應（yīng）用提供了一條新的研究思路。
圖3：多場景實驗
浙江（jiāng）清華柔性電子技術研究院（yuàn）助理研究（jiū）員陳穎博士為文章的第一作者（zhě），浙江清華柔性（xìng）電子技術研究院是清（qīng）華大學探索多學科交叉與校地合作新模式的試點，是浙江省人（rén）民政府與清華大學共同打造的新型高端（duān）科（kē）研機構。
作者簡介：
清華大學馮雪教授是論文通訊作者，馮雪教授（shòu）團隊長期致力於研究超常規環境下力（lì）學和柔性（xìng）電子技術，發展可（kě）延展／超柔性等超常規微器件與大（dà）規（guī）模集成技術（shù），所發展（zhǎn）的柔性電子技術用於（yú）健康醫療、智能感知及重大裝備，近年來在《Science Advances》、《Advanced Materials》、《Advanced Functional Materials》、《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》等期刊發（fā）表一係列高水平論（lùn）文（wén）。該項研究得到了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家自然科學基金等的資助。
論文鏈（liàn）接（jiē）：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aelm.202000145
