用“智能创口贴”无创、连续监测中心血压，华人学者颠覆智能穿戴｜专访Softsonics徐升
血压（blood pressure，BP）的测量，从最初的有创到无创已经历了数十年的探索。近年来，心脑血管疾病已经成为头号危害现代人健康的慢性病，血压计也随之走入千家万户，不再仅限于医生使用。
图｜传统血压测量方式（来源：Getty Images）
不过，无论是水银柱式血压计还是气压表式血压计，所得的测量数据均是特定时间节点内的结果。血压测量结果还常常受到情绪、运动、饮食、呼吸、身体姿势、昼夜节律、环境温度等多种因素的干扰，数据变化极大。在医院测量的血压可能跟病人在家里的血压完全不同，准确全面地了解病人的血压变化情况需要连续监测而来。
更重要的一点是，传统血压计只能测量手臂及手腕上的外周血压，但越来越多的科学研究表明，心脏等器官深层次的中心血压更具有临床意义，也能更好地预测心血管疾病风险。
图｜徐升教授团队打造的 “智能创口贴”（来源：Nature Biomedical Engineering）
加州大学圣地亚哥分校（University of California San Diego，UCSD）助理教授徐升便从此入手，打造了一款 “智能创口贴”，它看似是一张平平无奇的薄膜，但当其贴在人体表面时便可无损无辐射并连续监测血压。
徐升是个典型的 “斜杠青年”：本科毕业于北京大学化学与分子工程学院，博士毕业于美国佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）材料科学与工程专业。毕业后，徐升曾在伊利诺伊大学香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）材料科学与工程系担任博士后研究员。目前，他在 UCSD 纳米工程系担任助理教授。
图｜徐升教授被评为 2018 年 “TR35”
凭借他在柔性电子设备上的颠覆式创新，徐升在 2018 年被《麻省理工科技评论》评为 “35 名 35 岁以下创新者”（35 Innovators Under 35）之一；因其在用于生物集成电子及可拉伸能源系统的材料和设备设计上取得的突破性研究成果，徐升在 2019 年获得了材料研究学会（Materials Research Society，MRS）“杰出青年科学家奖” 荣誉，是第 3 位获得此项荣誉的华人科学家。
深入皮下 14 厘米，无创、连续监测血压
图｜徐升教授团队打造的 “智能创口贴”（来源：Nature Biomedical Engineering）
早在 2018 年 9 月，该项研究就被徐升团队发表在 Nature Biomedical Engineering 上。据徐升描述，文章发表后研究团队得到了前所未有的关注。
“两年多时间里我们收到了来自世界各地 200 多封邮件，无论是研究人员还是临床医生都在问什么时候买得到这个产品、怎么和我们合作、能不能寄个样品给他们做研究，我们觉得时机很好，得赶紧开公司把产品做出来，这样才能把产品真正给医生使用。” 徐升说。
于是，2020 年 2 月，徐升和时任 UCSD 微流医疗器械中心主管的相舒成立公司，并取名为 “Softsonics”。与此同时，“智能创口贴” 也在不断革新中。
图｜“智能创口贴”（来源：徐升实验室官网）
据徐升介绍，该款 “智能创口贴” 是用一层富有弹性的硅胶制造，中间含有微型的电子元件，形成所谓的 “岛桥” 结构 —— 小型电子零件阵列（岛），每个都由弹簧形电线（桥）连接。每个岛都包含称为压电传感器的电极和器件，当交流电通过时会产生超声波。“岛桥” 结构允许整个贴片贴合皮肤，并在伸展、弯曲和扭曲时不影响电子功能。
实际上，要实现这个目标其实并不容易。传统来讲，当刚性的电子元件集成到弹性材料中时，弯曲和拉伸易导致接口部位产生很大的张力，最终导致设备故障。徐升表示，这是行业存在的现实问题，虽然目前尚没有一个完美的解决问题的办法，但 Softsonics 正在尝试去减少困难。
“首先，我们可以把电子器件做得更小，这样它界面的应力会成指数级降低，这是最常用的办法；其次，应力本身并不可怕，可怕的是应力的集中，当我们将连接的导线做出一些梯度，就可以把应力分散开来，提高产品的可靠性。” 徐升说。
2018 年时，该款 “智能创口贴” 所产生的超声波就已经可以到达皮肤下方 4 厘米深处的血管，人们可以检测到心脏、肺或肝直接相连着的深层次血管的血压。市面上的可穿戴设备穿透深度一般不超过皮下 1 厘米，在当时已是极大的突破。
经过两年时间里不断的研发，徐升对生辉表示，目前该款 “智能创口贴” 已经可以测量皮肤下方 14 厘米的生理信号，可测量的范围再次扩大，相关文章将尽快发表。
图｜钙钛矿晶体（来源：徐升实验室官网）
此外，目前 Softsonics 正在攻克无线充电的难题。目前，关于可穿戴电子设备供电问题主要有两种解决办法，其一是降低器件能耗，其二是提升储存能量密度。Softsonics 正在探索开发单晶钙钛矿材料来收集太阳能，以此为可穿戴电子设备提供能源。
“有了钉子再造锤子”，助力医疗系统扁平化
图｜圣地亚哥是美国顶级生物技术集群中心（来源：Milken Institute）
得益于 UCSD 浓厚的创业氛围和生物医药集聚效应，徐升自创业之初便有机会与各细分领域的优秀医生和研究者进行交流。与传统的有了产品再找应用场景的方式不同，Softsonics 更偏向于根据使用场景来打磨产品，即 “有了钉子再造锤子”，了解市场真正需要的东西以后反哺技术研发。
徐升表示，Softsonics 的愿景是帮助医疗系统扁平化。“由于专科医生的领域划分十分明显，且彼此沟通不够通畅，有很多病患不能及时就诊。我们希望做出来的智能器件能够让普通医生不需要经过过多专业的训练就可以完成类似专科医生的诊断，让器件使用的壁垒越来越小，且数据足够精准，降低错误率和误诊率。”
徐升坦言，目前 Softsonics 刚起步，商业化途径仍在探索中，产品定价还要依据制造成本和可替代性来制定。目前，Softsonics 仍将继续加强与医院和医生的合作，早日打入医疗生态圈并进一步推动研究和产业的发展。
据透露，公司预计在 2021 年夏天进行天使轮融资。
参考资料：
http://xugroup.eng.ucsd.edu/wp-content/uploads/2018/12/52_Nat_Biomed_Eng.pdf
http://xugroup.eng.ucsd.edu/
https://milkeninstitute.org/articles/what-are-americas-top-biotech-centers-new-milken-institute-study-shows-which-metros-lead
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