【技術(shù)領(lǐng)域】

生命健康、醫(yī)工裝備

【痛點問題】

呼吸是最基本生命活動。在危重、高齡病人，以及應(yīng)急救援、養(yǎng)老照護(hù)等環(huán)境下，呼吸狀態(tài)的快速評估與持續(xù)預(yù)警監(jiān)測都是至關(guān)重要的診療措施。臨床常用的外周血氧飽和度等方便監(jiān)控的指標(biāo)，已是呼吸功能異常的結(jié)果；而肺部呼吸音的改變，是呼吸通暢性異常的早期反應(yīng)，是呼吸功能評級中的最早期預(yù)警信息。因此，在危重、高齡患者中，早期獲知患者呼吸道通暢性直接影響到救護(hù)方案的選擇，關(guān)系到救治效果。除此之外，呼吸音含有豐富的人體自然交互信息，可通過對呼吸音的智能分析和交互設(shè)計，挖掘在除醫(yī)療外其他領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值。

【成果介紹】

目前第一代完整的呼吸音采集設(shè)備已研發(fā)完畢，完全實現(xiàn)呼吸活動的柔性無感持續(xù)智能監(jiān)測評價和適應(yīng)多場景下交互設(shè)計需求，提高醫(yī)療救護(hù)能力和應(yīng)急救援能力，減輕醫(yī)療及養(yǎng)老行業(yè)人力與經(jīng)濟(jì)運營成本，創(chuàng)新引領(lǐng)社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

【技術(shù)優(yōu)勢】

(1) 基于駐極體薄膜的高靈敏度接觸式壓力傳感器

目前用于呼吸音及心音監(jiān)測的傳感器大多采用較硬的基底，難以適應(yīng)人體胸部曲線，不適合長期可穿戴使用。因此，本成果基于駐極體的自驅(qū)動壓力傳感器的自供能、響應(yīng)速度快和靈敏度高等優(yōu)勢，設(shè)計了一種用于可穿戴式聲音監(jiān)測的高靈敏度柔性駐極體壓力傳感器，以實現(xiàn)對人體呼吸音與心音地長期、實時監(jiān)測。

(2) 智能呼吸音監(jiān)測分析預(yù)警平臺

通過深入臨床大規(guī)模收集心音和呼吸音樣本、對病理性樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，對信號的模式識別進(jìn)行研究匹配，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)兩種識別模式，對病理性聲音特征進(jìn)行分析得出智能化參考病癥分析。由于呼吸音信號的復(fù)雜性，同一種類型的呼吸音有不同人或是同一人在不同時間發(fā)出時，樣本數(shù)據(jù)不完全相同，傳統(tǒng)方法容錯率與識別率極低。本成果將呼吸衰竭患者的呼吸音數(shù)據(jù)進(jìn)行分類識別和特征標(biāo)定，采用人工智能算法進(jìn)行測試和集訓(xùn)，實現(xiàn)為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)參考。

(3) 呼吸音智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的人機(jī)交互設(shè)計

通過分析多個智能呼吸音監(jiān)測預(yù)警操作系統(tǒng)的使用場景、認(rèn)知特點、輸入和輸出方式，歸納出它們在交互設(shè)計上的一般性的設(shè)計原則和設(shè)計缺陷。通過多學(xué)科的交叉，如人因功效學(xué)、設(shè)計語義學(xué)、設(shè)計美學(xué)、設(shè)計心理學(xué)等學(xué)科，進(jìn)行了全面整體的交互設(shè)計研究。

【應(yīng)用場景】

本系統(tǒng)主要包括柔性聽診設(shè)備和智能分析軟件。該系統(tǒng)小巧輕便，靈敏智能，其基本功能是對人體呼吸音的無感化持續(xù)采集、智能分析和高危信號預(yù)警，可基于實際需要進(jìn)行基于呼吸音的需求點挖掘和人機(jī)交互設(shè)計，應(yīng)用場景可延伸至醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)、居家養(yǎng)老、運動管理、軍事戰(zhàn)爭等。目前，我們的人機(jī)交互設(shè)計方向主要是危重癥病人監(jiān)測和健康養(yǎng)老。

【市場前景】

目前，我國醫(yī)療資源發(fā)展不充分問題依然存在，重癥醫(yī)學(xué)資源總體不足，將導(dǎo)致對重癥患者的監(jiān)護(hù)質(zhì)量大打折扣。智能呼吸音實時監(jiān)測系統(tǒng)可代替醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行床旁監(jiān)測，降低醫(yī)護(hù)人員監(jiān)護(hù)壓力，并可及時準(zhǔn)確判斷患者病情，通過實時的呼吸音數(shù)據(jù)，可及時對病人的痰液聚集量、痰液粘度及咳嗽功能進(jìn)行評估，從而對患者實施按需排痰，實行氣道分級管理，允許對患者實施呼吸道個體化干預(yù)措施，符合高質(zhì)量氣道管理的要求。

我國COPD（慢性阻塞性肺?。┗颊呒s有1億，每年最少有2000萬COPD患者需要住院治療。2021年入院數(shù)據(jù)顯示，醫(yī)院總?cè)朐?0149萬人次，COPD住院人次約占總住院人次的10%。COPD患者的住院治療和居家康養(yǎng)均需要密切監(jiān)測肺功能變化,這將釋放巨大的市場需求！