基于柔性电子的中医呼吸监测方法研究

来源 :江西中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haohmf
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研究目的在中医学理论指导下,结合新兴的现代科学技术,探索构建基于柔性电子的中医呼吸监测方法,为呼吸异常的中医诊疗方法提供新的思路。研究方法(1)中医呼吸的理论研究系统梳理了中医学对呼吸的基本认识,归纳总结了呼吸与疾病的相关特点。以关键词检索国内外数据库,总结了现代医学常用和基于柔性传感技术的呼吸监测方法的研究现状。(2)构建基于柔性电子的可穿戴呼吸监测系统基于文献调研,以织物为基底材料,以MXene和多壁碳纳米管(MWCNT)为湿度敏感材料,以交替组装的方式将原始织物转化为具有湿度传感性能的MXene/MWCNT电子织物。采用柔性印刷电路板技术将织物集成在小型、重量轻的无线湿度传感标签。标签内置于口罩中,标签内的蓝牙模块无线传输数据至移动端,构建成基于柔性电子的可穿戴呼吸监测系统。(3)使用构建的可穿戴监测系统研究中医呼吸监测方法利用构建的基于MXene/MWCNT织物湿度传感器的可穿戴呼吸监测系统,采集不同呼吸状态下的呼吸数据,分析呼吸波形特点,将其与中医呼吸症状作关联的定性分析。使用Matlab 2018b软件提取呼吸参数,分析运动前后呼吸波形的特征参数变化与动则喘甚、动则气短等中医呼吸症状的关联。利用一个基于柔性电子的脉搏波检测系统与本研究构建的呼吸监测系统联合分析中医呼吸信息。研究结果(1)中医呼吸的理论研究结果呼吸与人体全身脏腑组织联系密切,病因病机复杂难辨。呼吸异常症状描述多样,概念模糊,易混淆。呼吸症状的兼症复杂,呼吸异常表现可出现在中医各系疾病中,证候多样。中医呼吸的辨证存在困难度,需注重轻重缓急,辨准危急症以及时救治。(2)构建了具有优异传感性能的基于柔性电子的呼吸监测系统构建的基于MXene/MWCNT织物的湿度传感器在90%相对湿度(RH)下表现出265%的湿度响应。MXene织物在折叠和扭转状态下具有5.7%和11.7%的最大响应变化,而MXene/MWCNT织物在两种变形下最大响应变化均在3%以内。在变形程度最大的拉伸情况下,MXene/MWCNT织物的最大响应变化只有7%,与MXene织物35%的响应变化相比,很大程度地减小了变形对湿度响应的影响。此外,MXene/MWCNT织物的最大湿滞率是-3.15%RH,在循环重复响应过程中湿度响应漂移在0.03以内。总体来说,MXene/MWCNT织物具有高灵敏度、低迟滞、良好的重复性和抗干扰性,在不同变形条件下具有良好的响应稳定性。MXene/MWCNT织物优异的湿度传感性能保证了构建的可穿戴呼吸监测系统可以实时、连续、长时间的无线监测人体的呼吸运动状态。(3)基于柔性电子呼吸监测系统的中医呼吸症状特点分析构建的基于柔性电子的可穿戴呼吸监测系统的检测性能良好,可准确清晰地采集与中医呼吸症状关联的异常呼吸曲线,并对其进行定性分析。气短、短气、虚喘等症状可能有浅快呼吸曲线特征,实喘症状可能有深慢呼吸曲线特征,气厥、血厥、中风等危急证候可能会出现呼吸暂停的呼吸曲线特征。使用Matlab 2018b软件提取的呼吸频率、呼吸深度、吸呼比等呼吸参数可用于定量分析人体呼吸变化。定量分析人体活动前后的呼吸异常变化,验证了该系统监测动则喘甚、动则气短等干扰性较大的中医呼吸症状时的良好性能。此外,脉搏波检测系统的检测结果反映的脉象特征与呼吸监测系统的检测结果在基于中医理论分析呼吸特征上表现出了较好的一致性。研究结论(1)综合中医呼吸理论和柔性传感技术,借助学科交叉优势,可搭建基于柔性电子的中医呼吸监测方法,实现多系统联合检测,定量和定性结合分析中医呼吸异常症状。(2)基于柔性电子的中医呼吸监测方法可定性分析异常呼吸曲线特征,通过提取呼吸参数定量分析人体呼吸的异常变化。基于柔性电子的脉搏波检测系统与呼吸监测系统可分别获得脉搏波信息和呼吸信息,实现基于多系统联合检测的多诊法呼吸异常分析。(3)基于柔性电子的中医呼吸监测方法,检测元件性能优异,尤其可在变形情况下仍保持稳定的湿度响应,可保证构建的监测系统在各种动态应用场景中具备准确采集呼吸信号、分析呼吸状态的优势。可为中医化的日常呼吸健康管理和呼吸异常诊断治疗提供理论和应用参考。
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