可穿戴式血压传感器的边缘更接近实际旋耕刀

可穿戴式血压传感器的边缘更接近实际

硅谷初创公司Blumio即将关闭血压监测技术的圣杯：一种可穿戴式传感器，可提供连续测量。非接触式，无压力传感器的使用可以为基于眼压计的方法提供准确的血压测量值，这更难以使用和应用。

FierceElectronics与Blumio联合创始人兼首席执行官Catherine Liao谈了可穿戴式血压监测装置的重要性，其基本操作原理以及公司的上市策略中国机械网okmao.com。

FE：据我所知，开发一种持续测量血压的技术是一个众所周知的难题。您为什么认为别人没有的时候会成功？

廖：目前可以通过动脉线，压平眼压和容量钳来连续监测血压。我认为您的问题是指无袖带血压监测面临的挑战。

过去的尝试主要集中在结合使用现成的传感器（包括心电图（ECG），光电容积描记法（PPG）和心冲击描记图（BCG））来通过脉搏传播时间或脉搏波分析来确定血压。不幸的是，上述传感器均未提供压力测量结果，因此没有引入其他变量，这些变量会导致血压预测偏离，从而导致测量结果不准确。美国西北大学的Jay Pandit博士最近发表了一篇出色的论文，总结了这些方法及其面临的挑战。

我们从根本上设计一种使用雷达的新型传感器。尽管有FDA批准的基于眼压计的血压计，但由于需要精确放置并在测量部位施加恒定压力而导致不适和瘀伤，它们往往难以使用。在我们的IEEE论文中，我们证明了我们的传感器可以产生与眼压计相当的压力信号。这给了我们高度的信心，我们可以产生与基于眼压计的方法相当的准确的BP测量值，并具有无袖可穿戴设备的所有优点。

FE：一天中血压波动多少？为什么能够连续测量血压是一个重要的突破？

廖：血压自然波动，从分钟到分钟，从小时到小时。这些波动通常发生在正常范围内。但是，当血压经常飙升至高于正常水平时，这表明我们体内某些不适，应进行调查。全面了解一天中血压的波动情况，将有可能找出波动背后的原因，从而有针对性的治疗/行动计划可以解决这一问题。

在对63,910名成年人进行的为期10年的 研究中，动态门诊血压测量比临床血压测量更能预测所有原因和心血管疾病的死亡率。白大衣高血压不是良性的，与持续性高血压相比，蒙面高血压与更高的死亡风险相关。

富裕：Blumio曾期望在2017年将产品投放市场，但显然没有发生。在产品投放市场之前，您目前正在解决哪些挑战？

廖：早在2016年，我们就成功开发了一种原型血压监测系统，该系统使用了自主研发的雷达，可以检测到手腕和上臂动脉的搏动。在人体研究中，我们发现与皮肤表面的相互作用将不想要的噪声引入信号中。这促使我们探索替代雷达系统，这就是我们最终使用英飞凌XENSIV雷达芯片（频率为60 GHz的调频连续波（FMCW）系统）进行工作的方式。

原型板上的Blumio血压传感器

Blumio的亚千兆赫原型，也有一个智能手机应用程序。

FE：雷达解决了哪些问题，在此应用中引入了哪些问题？

廖：雷达的最大好处是它不对测量部位施加压力，也不需要与皮肤接触。在我们当前的原型系统中，雷达芯片的位置距离皮肤表面几毫米。

雷达的缺点是运动噪声。因为我们要测量的运动很小（只有0.05mm的皮肤扩张），所以它可能因身体运动而陷入更大的运动中。话虽如此，在日常情况下无需逐个心律测量血压。实际上，健康专家建议休息5分钟后将一个人的血压保持在坐姿。在这里，我们可以利用运动传感器来告诉我们一个人是否一直（以及已经待了多长时间）捕获与临床相关的血压测量值。

FE：雷达技术如何用于血压测量？为什么要使用60 GHz？

廖：60 GHz的高频率消除了我们在自家系统中观察到的噪声。该增加的频率信号具有小得多的波长，因此非常适合于测量动脉表面脉冲所期望的皮肤表面的微小扰动。另外，小巧的尺寸（5mm x 6mm）使其适合穿戴式设备。今年早些时候，我们在IEEE上发表了一篇论文，详细介绍了如何利用60 GHz雷达进行动脉脉搏检测，并与眼压计信号进行比较。眼压计是一种用于连续测量动脉压的工具。

FE：您正在使用英飞凌的XENSIV雷达IC。传感器准备好了吗？如果没有，需要进一步发展吗？

廖：英飞凌的XENSIV雷达IC已发布并上市。实际上，Google在其Pixel手机中将其用于手势感测。但是，仅靠雷达IC不足以进行健康感测。我们正在最后确定将雷达信号转换成动脉压波形并随后进行血压计算的算法。您可以在此处了解有关手势感应的更多信息。这是在我们最新的原型设备中使用的英飞凌XENSIV IC的图片。

英飞凌雷达传感器

FE：您能否具体谈谈您正在开发的算法以及是否正在使用机器学习？

廖：我们正在开发2套算法：

雷达→压力波形。该算法从XENSIV雷达芯片中获取雷达信号，并生成可用于评估心血管指标的高保真动脉压波形。我们使用信号处理技术来执行此转换。

压力波形→血压。该算法吸收从雷达传感器生成的动脉血压波形，并将其转换为离散的血压值（收缩压，舒张压和平均血压）。

我们使用机器学习来帮助我们完善算法，但是算法本身是基于信号处理技术的。机器学习使我们能够快速筛选雷达信号中的数百个特征，并找出与血压最相关的特征。没有它，这可能需要数年才能完成。

FE：您将向市场提供什么产品？

廖：我们传感器的愿景是将来成为健康可穿戴设备的推动者。因此，我们一开始就决定将我们正在开发的传感器广泛提供给设备制造商，这与InvenSense结合使用的三轴加速度计和陀螺仪所做的事情一样，这种传感器已经在每款智能手机中使用并且可穿戴使用。

为了实现这一愿景，我们的首要任务是提供一种可以被医疗设备制造商用来制造自己的健康可穿戴设备的传感器。我们的传感器输出高保真动脉压波形，从而可以开发出不同类型的健康感测算法。实际上，我们有一个医疗设备制造商可以做到这一点的例子。CardieX是一家拥有26年历史的全球卫生技术公司，并且是Blumio的投资者，该公司专注于高血压和心血管疾病，最近将其中央血压算法与我们的传感器配合使用。专家认为，中央血压比周围血压更准确和有用。我们的传感器将使此类指标可在临床环境之外访问。

我们的长期愿景是用于动态血压监测的临床用例，其中我们的传感器将内置到医生规定的服务中。可能患有高血压的患者会被处方 24小时动态血压监测以捕获其BP波动。用于这种监视的现有设备依赖于充气袖带，该充气袖带会干扰人们的日常活动。袖带的频繁挤压会引起疼痛，经常瘀伤并中断睡眠。当你考虑到美国成年人中将近一半是高血压，我们有机会实现，提供对人们的生活产生积极影响的创新。

FE：您的新投放时间表是什么？

廖：我们的目标是在2021年发射并提供传感器。在发射之前，我们将为联合开发合作伙伴提供雷达开发板，计算单元和用于动脉波形记录和分析的示例代码的传感器开发套件。我们还将与英飞凌合作，提供参考设计，以及有关如何将英飞凌XENSIV雷达芯片集成到电路板上的指南和技巧。我们希望看到基于传感器的血压监测仪将于2022年问世。

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