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心血管疾病，又称循环系统疾病，已成为全球最常见的死因之一，每年导致近2000万人死亡。幸运的是，90%的心血管疾病可以通过早期预防来避免。移动健康医疗技术为心血管疾病的预防提供了新的机遇，通过长期监测心电、心音、血压、脉搏等生理信号，可以有效评估心血管系统健康状况。其中，脉搏传感技术因其无创、便捷等优势，成为移动健康医疗领域研究最广泛的技术之一。然而，传统的光电式和压电式脉搏传感器在灵敏度、信噪比、功耗和成本等方面仍面临严峻挑战。例如，光电式脉搏传感器对环境光和肢体运动敏感，行走或手臂摆动等动作会产生伪迹。随着移动可穿戴健康医疗设备的不断发展，对传感器的小型化、低功耗、高灵敏度和兼容性提出了更高要求。特别是小型化导致的电源供应减少，使得灵敏度和功耗之间的矛盾更加突出。自驱动主动式传感技术为解决这一矛盾提供了新方案，它能够将机械振动信号直接转化为电信号，从而实现无功耗、高灵敏度的传感。

近日，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所研究员李舟和中科院外籍院士王中林领导的联合科研团队，与北京安贞医院和朝阳医院的范一帆、孙广龙两位心血管疾病专家合作，成功研制出一种无需信号放大即可通过蓝牙传输、用于心血管疾病预警和诊断的自驱动超灵敏脉搏传感器。博士研究生欧阳涵和田静静选用具有纳米结构的金属铜和聚合物薄膜作为摩擦层，采用柔性材料作为封装层，制造出具有良好柔韧性和稳定性的脉搏传感器。该器件在脉搏传感测试中，能够将脉搏振动直接转化为高达1.52V的电信号，信噪比达到45 dB，是传统光电脉搏传感器的10倍，而成本仅为后者的1/5。将该脉搏传感器与蓝牙模块集成，可实现脉搏信号的无线传输，并在智能手机或电脑上进行可视化显示和分析。利用该脉搏传感系统，研究人员对一组健康成人和一组患者进行了对比试验，成功实现了对心律失常（房颤）的提示性诊断，以及对冠心病和房间隔缺损的鉴别性诊断。

(a) 脉搏传感器的结构示意图；(b) 脉搏传感器与蓝牙整合后实时检测脉搏信号；(c) SUPS与蓝牙整合后实物图；(d) 基于SUPS的移动智能健康监测系统示意图；(e) 主动脉球囊反搏构建异常脉搏模型的工作示意图；(f) 主动脉球囊在不同工作模式下的脉搏信号。

该工作首次验证了基于摩擦纳米发电机的自驱动传感技术在心血管疾病诊断中的可行性，为移动智能健康医疗的发展提供了新思路。研究中提出的材料加工工艺、传感器结构设计、信号传输方案及数据分析策略，为基于纳米发电机的自驱动移动医疗的研究及产业化应用奠定了良好基础。相关研究成果已发表在《先进材料》（Advanced Materials, 2017, 1703456, DOI: 10.1002/adma.201703456）上。