一种多功能电容式传感平台用于无线血管和心脏监测

我们提出了一种多功能、集成天线的电容式感知(MAiCaS)平台，用于被动、无线和实时心血管监测。与需要单独传感器和无线模块的常规系统不同，我们的设备通过利用电感天线的寄生电容作为应变敏感元件，将感知、遥测和机械功能统一集成到一个紧凑且可扩展的设计中。该传感器采用无清洗室、单步紫外线激光图案化工艺制造于柔性PDMS基底上，降低了制造复杂度并实现了高可重复性。MAiCaS适用于三种不同应用：作为心外膜应变测量传感器、支架传感器以及血管人工术语传感器。我们通过验证MAiCaS对应变、压力和变形的无线谐振响应，在展开和卷绕形式下均表现出良好性能。体外实验在生理条件下显示出稳定的共振频率偏移，在皮肤、PBS、人血清和模拟血管环境中性能稳定。重复性和老化测试确认了其在循环加载下的长期可靠性和弹性。校准曲线显示该设备在所有配置下灵敏度都很高，通过S11参数测量实现无线探测，共振频率偏移作为输出指标。该设备的灵敏度分别为心外膜贴片为2.9 MHz/%应变，人工支架为0.43 MHz/mmHg，血管人工术语传感器为309.6 kHz/μm。MAiCaS的运行在人体实验中得到评估。这一单晶体传感器架构为无线监测血管动力学、潜在的远程诊断、术后随访和持续心血管健康管理提供了可扩展且具成本效益的解决方案。