基于智能柔性传感的互联网大数据平台
大健康是未来世界发展的趋势,在未来10年内将产生10万亿美元的产业。我国在近期提出的健康中国,着眼于扩大在线健康服务,依托大数据提出诊断和治疗建议,实现大社区健康管理与大健康服务。实现这一体系的关键,在于各种柔性电子、传感器技术,与物联网、云通信技术,以及大数据与人工智能相结合。 随着经济的发展,人们对于健康的重视程度越来越高,在皮肤表面进行检测人们身体健康状况的柔性传感器,是未来电子科技发展的一个重要方向,将会有巨大的市场前景。在以智能手机为主体的电子元器件的开发日益盛行,开发一种柔性智能传感器,舒服的贴在皮肤表面,这种传感器既能够检测人们生命体征(如血压、心跳、体温、血糖等)的变化,又能够无线连接手机。医院的医生能够通过互联网、云通讯、分布式的监测和管理每个病房的病人的身体状况,既节省大量人力时间成本,又能够及时的检测到病人的生命体征变化;结合无线互联网、云通讯,能实现分布式医护,虚拟空间管理;与大数据与人工智能结合,进行智能健康管理,实现智慧医疗(图1)。 图1 基于柔性传感器的智慧医疗系统 本项目主要应用生物相容的蚕丝材料作为传感单元主要组成部分,以无线蓝牙模块与无源RFID标签作为人机数据交互单元,以大数据为手段对平台进行管理,瞄准柔性电子与智能大数据前沿领域,具有重要的科学意义。具体如下: (1)柔性电子皮肤等智能传感新技术与器件开发 近年来,蚕丝等柔性材料作为医用生物材料渐渐进入人们的视线,具有良好的生物相容性和极佳的力学性能。以此为基础开发柔性电子制造技术,通过柔性材料的光刻、打印等加工技术,制备传感单元。 (2)人体传感信号实时监测的云系统的开发 通过建立皮肤表面传感器无线信号传输技术,实现体温、心跳等信号的远程监测,符合国家精准医疗精神。通过云系统可对老年社区、医院等场所进行智能化、集成化的监控,实现健康的大数据管理。除此以外,也可实现个体的远程诊疗体系。向“健康中国2030”靠拢,依托大数据提出诊断和治疗建议。 (3)将系列传感器材料制备技术与无线信号传输云平台结合,实现个人和医院的对自身和病人的健康指标数据进行检测和管理。以此无线体征检测的平台框架为基础,后续又可以引入更多传感与控制体系,适应场景的多样化。 二、前期研究基础 (1)模仿神经元突触的蚕丝忆阻器 在神经系统中,当神经冲动从轴突传导到末端时,Ca2+离子大量涌入突触前膜引起递质的分泌,从而改变突触后膜的导电性。我们通过仿生该过程,利用Ag+离子在外加电场作用下WK@AuNCs蚕丝蛋白薄膜的迁移行为来模拟阻值渐变和阻值记忆的过程。其电学特性表明其具有独特的突触特性,并具有突触学习能力。 (2)蚕丝基应力传感器—柔性电子皮肤 人体电子皮肤传感器是未来传感器发展的新方向之一,超薄超柔的特性使其可以在人体几乎难以察觉异状的情况下,完成多种生理指标的采集。我们通过研制柔性压力传感器,已在运动检测、发声检测、脉搏检测等方面开展了大量研究。 (3)纤维传感器 可穿戴设备在未来智能装备领域具有广泛的应用前景,而我们平时穿戴的衣物均是由纤维编织而成,智能穿戴设备设计的最高境界为对其本身必须的纤维材料的功能化。我们通过对纤维材料进行改造和设计,制备除了纤维状温度、压力传感器。对纤维传感器进行编织可实现多维度传感,并可适应多种场景,这项工作与传统纺织行业结合开创了尖端智能科技研究新领域。
厦门大学
2021-04-11