呼吸频率传感器 戴上口罩即可“呼吸诊断”流感病毒！北航新技术将投用

戴上口罩即可“呼吸诊断”流感病毒！北航新技术将投用

北京日报客户端 | 记者 何蕊

一枚穿戴式芯片，通过人体呼出的气体，可以诊断流感病毒感染。近日，北京航空航天大学生物与医学工程学院科研团队研发了一种新型技术结构，可快速捕获病毒，通过机器学习还能对感染后症状严重性进行评估。目前，该技术正在进行成果转化，未来将在医疗防疫等日常生活场景中应用。

当前，流感病毒检测主要通过血液、鼻咽拭子采样等方式。“大部分患者已经出现了咽痛、流涕、发热等症状，才去检测，这时病毒往往已经潜藏了一段时间。”北航教授常凌乾介绍，团队一直在寻找一种更便捷自主、能提早发现感染的检测方式，“我们开发了一种具有气液界面的气溶胶微流道结构，可以在气液界面处捕获病毒。”简单来讲，就是通过人体的呼吸活动，检测健康状态。

他展示了一段实验视频：研发团队将携带该技术结构的芯片固定在口罩内。一名未出现症状的流感患者佩戴该口罩进行日常工作，口罩内侧的芯片即可显示，流感病毒检测为阳性。“类似的大量实验结果显示，技术准确率达到标准。”常凌乾说，通过吹气检测，芯片在4分钟内准确率可达100%；通过呼吸检测，芯片在25分钟内准确率达100%。

此外，研发团队还将免疫生物传感器、呼吸频率传感器、温度传感器等集成在芯片中，借助机器学习技术，对症状严重性做出诊断。“它不仅能告诉用户是否感染了病毒，还能结合呼吸的频率、温度等信息，判断症状的严重程度。”常凌乾说。

目前，该技术结构芯片已经投入生产，未来还将实现对新冠病毒等多种呼吸道感染的检测。常凌乾说，芯片将以口罩等便携的形式上市，大规模量产后单片价格在10元左右，可重复使用。

生物反馈治疗技术：呼吸传感器及其主要训练方法

心率变异性是指心率在一定时间内波动的范围，心率变异性越大，也就是心率波动的幅度越大，机体抵抗压力的能力就越强，也就越能提高抗焦虑的能力。心率变异性依据频率范围分为3个频谱：极低频率、低频率和高频率。心率的变异性的频谱中低频率所占的比例越高，机体的抗压能力会越高，因此，我们希望能够提高这部分频率的占比。其中呼吸训练是一种非常好的方法。通常当吸气时心率趋向增加，呼气时心率趋向降低，就形成呼吸性窦性心律效应，即呼吸和心率发生协同或共振的形式。呼吸性窦性心律是随呼吸变化的心率变异性，由于心率随吸气增高，心率在肺泡氧气最高时增高，使更多血液可以利用肺泡的最高氧浓度，是最有效的呼吸。大多数人的呼吸频率在9-24次/分，呼吸在6次/分时，与血压和心率产生系统作用，因此呼吸性窦性心律大多发生在呼吸6次/分时。呼吸性窦性心律变异性越大，则适应变化的应激能力越强。因此通过加深呼吸幅度降低呼吸频率，形成深而慢的规律性呼吸来减慢心率，提高呼吸性窦性心律效应。

以上文字理解起来有些困难，总结起来大体意思是：加强深呼吸训练，频率控制在每分钟6次，能够大大提高机体的应激能力，提高抗焦虑的能力。另外对于每个个体来说，最佳呼吸频率未必都是6次/分。我们需要通过对每个人的呼吸和心率的监测来确定每个人实际的最佳呼吸频率，这就涉及要用呼吸传感器及脉搏传感器协助确定。通常情况下，我们没有这种监测仪器，但可以按照大多数人比较合适的6次/分的深呼吸进行训练，也就是一次呼吸耗费10秒时间，当然这10秒的时间也不是均匀分配的，大多数情况下还是要有4秒钟分配给吸气，6秒钟分配给呼气。

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