呼吸是人體與外界環境之間的氣體交換過程，主要進行氧氣和二氧化碳的補充與排出，是維持生命活動所必須的生理過程。呼吸頻率、深度是反映人體健康狀況的基本生理指標。連續精準的呼吸監測對于臨床醫療和個人健康都有重要的現實意義。

睡眠呼吸暫停綜合征是在睡眠過程中出現呼吸暫停、呼吸變淺、呼吸不規律等呼吸失調癥狀的疾病。目前臨床針對睡眠呼吸暫停綜合征的診斷依據主要是多導睡眠圖。多導睡眠圖中包含了腦電、心電、肌電、眼動、呼吸、體位體動、血氧飽和度等多種生理信號。多導睡眠儀在精確診斷和早期篩查方面尚存以下不足：

處于新環境且佩戴眾多儀器以及信號傳輸導線的束縛會一定程度上影響患者睡眠質量，甚至導致失眠，使得所采集的生理信號數據與真實睡眠情況不符，從而妨礙精確診斷；

多導睡眠儀體積較大且操作復雜，不利于展開對更大范圍人群的日常睡眠質量監測與呼吸暫停的早期篩查。

針對上述問題，浙江清華柔性電子技術研究院的研究人員提出了一種將類皮膚的柔性混合電路與可延展柔性傳感單元集成的柔性化策略，并基于人體臉部幾何形貌特征設計出面膜式的呼吸監測系統，利用傳熱學分析構建基于可延展溫度傳感器的呼吸監測原理，提出壓縮屈曲構型作為傳感器工作形態以提升傳感器信噪比和力學順應性，用以解決現有呼吸監測技術中器件剛性、有線導聯、傳感單元與信號處理單元分離帶來的不舒適感、精度差、不可長期監測、數據傳輸與處理滯后等問題。該呼吸監測技術的基本原理是通過貼于鼻子下（人中處）的溫度傳感器實時采集人體呼出和吸入氣體的溫度，并傳輸至集成化的柔性混合集成電路，用以數據的預處理、模數轉換、處理，通過低功耗藍牙系統級芯片（SOC）將實時數據無線分享至移動用戶終端，并在用戶應用軟件上面實時顯示。

圖1：器件原理示意圖 近日，研究團隊在國際電子材料領域知名學術期刊《先進電子材料》（Advanced Electronic Materials）上在線發表了題為《應用于連續呼吸監測的可共形貼附于面部的類皮膚混合集成電路》（Skin-Like Hybrid Integrated Circuits Conformal to Face for Continuous Respiratory Monitoring）的研究成果。研究人員通過將類皮膚的柔性混合電路與可延展柔性傳感單元集成，提出了系統級集成電路的柔性化策略，建立了從信號采集、傳輸、處理到無線通信等多模塊一體化的柔性平臺，解決了可延展柔性傳感單元與后端電路的異質集成的問題；并通過人力學建模優化，該柔性集成電路可共形貼附于具有復雜幾何特征的面部，可實現人體在諸如休息，運動，吃飯，喝水和睡覺等動靜態多場景下連續呼吸監測，展示了柔性電子技術在人體呼吸相關的臨床與生理學基礎研究中的廣闊應用前景。

圖2：器件示意與實物圖

利用本集成器件實現了的一系列多場景隨體呼吸監測實驗，包括靜態與動態監測，如休息，運動，睡覺，而不對人體的正常活動造成任何影響，表明了該器件具有精準舒適監測人體呼吸的能力，在與呼吸系統相關的臨床與生理學基礎研究中具有明確應用價值。此外，該研究所提出的系統級的柔性混合集成電路為人體其他生理信號的連續實時監測提供了重要基礎，為人體健康監測器件的大規模工業化生產和推廣應用提供了一條新的研究思路。

圖3：多場景實驗 浙江清華柔性電子技術研究院助理研究員陳穎博士為文章的第一作者，浙江清華柔性電子技術研究院是清華大學探索多學科交叉與校地合作新模式的試點，是浙江省人民政府與清華大學共同打造的新型高端科研機構。