学者研发多模态传感器精准监测鼻息气流

广州医科大学生物医学工程学院教授刘珍珍团队与华南农业大学学者合作，成功开发了一种新型多模态疑胶呼吸传感器，首次实现了对鼻息气流中压力和温度的同步和单独监测。近日，《自然-通信》发布了相关成果。(Nature Communications)。

呼吸是维持人类生命的重要生理行为。通过监测呼吸行为，可以有效预测、筛查和诊断各种疾病，如阻塞性睡眠呼吸暂停综合征、心血管疾病、哮喘或癫痫，对疾病的诊断和健康管理非常重要。柔性电子传感器通过将压力、温度和湿度等刺激转化为电信号，为可穿戴呼吸监测提供了新的思路。

目前的研究主要集中在单一刺激响应(如胸腹运动或鼻孔气流温度)或单一电信号导出，监测结果容易受到环境干扰;同时，由于目前导电软媒体性能不足，其传感器无法独立响应鼻息气流中的压力和温度刺激。因此，开发兼顾高灵敏度、独立响应能力和穿着舒适性的多模态呼吸传感器，已成为该领域亟待解决的技术难题。

针对上述问题，刘珍珍团队和合作伙伴首先通过疑胶网络进行调控，构建了一种纯物理交联的共晶疑胶。该疑胶在低模量的同时表现出高耐磨性，对皮肤组织表现出高度的适应性和自粘性，具有优异的生物相容性。随后，一种多模态的疑胶传感器是通过进一步将疑胶作为导电介质，结合传感器组装而建立起来的。导电疑胶载体的自粘性和低模量特性赋予传感器超高的压力灵敏度，可以感知鼻息气流中微弱压力的变化。

同时，团队巧妙地利用传感器中的电容模式对压力的高精度和对温度的不敏感反应，以及电阻模式对压力的不敏感以及对温度的高精度反应，完成了传感器对鼻息气流中的压力和温度的独立监测。最后，通过模拟阻塞性睡眠呼吸暂停综合征OSAS中的呼吸行为，可以在不同呼吸条件下精确监测鼻息气流压力/温度、胸/腹起伏运动和脉搏跳动，初步验证了疑胶柔性传感器在监测OSAS中的可行性。

这一创新成果为精确监测呼吸行为提供了新的思路和方法。