只要在家中穿着衣服躺在床上,就能检测心脏状态的端侧(On-Device)技术已经被开发出来。端侧是指在设备本体上直接进行人工智能(AI)运算的技术。将其应用于心脏监测,未来与远程医疗结合,不仅有望在家庭中日常检查心脏状态,还可拓展至睡眠、压力分析等多种生物健康管理领域,从而有望为患者的疾病预防和诊断作出贡献。


KAIST(韩国科学技术院)表示,生物及脑工学系 Kim Cheol 教授研究团队开发出了“床型心脏监测端侧系统”。相关消息于19日公布。


(自左起)Kim Cheol 教授、Kim Minjae 博士研究生、Premrawi Thirawitchayangkun 研究员。KAIST 提供

(自左起)Kim Cheol 教授、Kim Minjae 博士研究生、Premrawi Thirawitchayangkun 研究员。KAIST 提供

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研究团队制作了将电子电路与电极一体化的柔性基板传感器,以提高精度,并通过端侧信号处理实现了信号与噪声分离、心跳信号(R峰)检测及心率变异分析等功能的实时执行,构建了这一一体化系统。


该系统消除了以往心脏监测方式的诸多不便,例如患者必须到医院掀起或脱掉上衣,在皮肤上直接贴附湿式电极等。


更重要的是,该系统既能实现长期监测和日常设备应用(如查看心电图),又能解决非接触方式下常见的外部噪声(技术性局限)问题,这是其一大优势。


为此,研究团队在床型心脏监测端侧系统中应用了可屏蔽外部噪声的主动屏蔽技术,并引入了能够稳定捕捉人体微弱电流变化的电路(右腿驱动电路)。


此外,研究团队将从心跳信号中提取关键信息的数学变换方法(小波变换),以及精确识别心脏电活动瞬间(R峰,即心电图波形中最尖锐的部分)的计算方法(峰值检测算法),以端侧信号处理技术加以实现,从而可以对信号进行高精度的实时分析。


非接触式床型心脏监测端侧设备系统的整体结构示意图。KAIST提供

非接触式床型心脏监测端侧设备系统的整体结构示意图。KAIST提供

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研究团队介绍称,通过这一系统,用户只需穿着衣服仰卧在床上,就能获得准确的心电图信号结果。


此次研究不仅可在医院使用,也能在家庭中轻松应用,为慢性心血管疾病管理和老年人健康支持提供了新的可能性。


Kim 教授表示:“本研究团队开发的系统即使在噪声环境中也能提取实时信号,具备在日常生活中轻松确认心脏健康状况的优势。今后若在这项技术上叠加多种生理信号测量功能,有望为睡眠健康管理奠定基础。”


此次研究在韩国研究财团基础研究室及生物医疗技术开发项目,以及 KAIST–Ceragem 未来医疗保健研究中心的支持下完成。



本研究由生物及脑工学系博士研究生 Kim Minjae 和研究员 Premravee Teeravichayangoon 共同担任第一作者。研究成果(论文)近日也发表于国际学术期刊《Biosensors and Bioelectronics》线上版。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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