[发明专利]用于血流动力学穿戴式装置的表面声波RFID感测器

说明书

本发明公开了一种基于表面声波(SAW)传感器和二维电子气(2DEG)或二维空穴气(2DHG)传导结构的组合的射频识别(RFID)感测器的实施例以及其在血流动力学穿戴式装置中的使用。所述SAW RFID感测器芯片包含压电结构，其上沉积有多层异质结构。所述异质结构包括至少两层：缓冲层和势垒层，其中所述层由III‑V单晶或多晶半导体材料生长而成，例如Ga N/Al Ga N。交叉指形传感器(IDT)转换SAW安装在所述势垒层的顶部。2DEG或2DHG导通道形成于所述缓冲层与所述势垒层之间的界面处并且在连接于所形成通道的非欧姆(电容耦合)源极和漏极触点之间的系统中提供电子或空穴电流。

技术领域

一般而言，本申请案涉及基于表面声波(SAW)传感器以及其在人类所产生的电场的检测和连续监测中的使用的领域。尤其，本申请案涉及GaN/AlGaN零功率SAW RFID感测器以及其在血流动力学穿戴式装置中的使用。

背景技术

归因于穿戴式感测器的发展，其能够在保持不显眼、合适、低成本并且容易操作及解释同时无线地提供必要的医疗信息，近年来个性化移动医疗一直持续推进。数字化创新正在改变医学，而血流动力学监测并非例外。在不久的将来，我们可以预想这样一个世界，临床医生将监测带有血流动力学穿戴式装置或可植入感测器的病人，这些装置或感测器能够与诊断云通信并且集成用于诊断和预测不良事件的历史、临床、生物及生理信息，选择最合理的治疗并且确保其被适当提供。本申请案示范了这些理念和包括用于血流动力学监测的个人装置和穿戴式装置的产品中的一些成为现实。

Frederic Michard(“数字健康时代的血流动力学监测”，重症监护年鉴，2016，6:15)评估了用于血流动力学监测的现代技术和装置。大部分这些技术和装置都基于脉搏曲线算法，例如，其允许计算来自动脉血压曲线的心博量和心输出量。其可靠性主要取决于压力信号的信噪比(质量)以及血管紧张度的变化。由此而论，DeBacker等人(“基于动脉血压的心输出量监测：感染病人的第三代软件的多中心验证”，重症监护医学2011，37:233-40)和Slagt等人(“对测定心输出量和心博量变化的未校正动脉血压波形分析的系统性回顾”，英国麻醉学杂志，2014，112:626-37)对分别将热稀释法或超声心动图用作参考方法的这些技术和装置的准确度和精密度提出质疑。

可以从动脉导管无创性地记录动脉血压，或者从手指动脉、桡动脉和臂套非侵袭性地记录。还可以通过手机相机从任何其它监测仪获取动脉血压波形，并且可以由OlivierDesebbe通过可下载应用程序(例如CaptesiaTM(可用于安卓))计算血流动力学参数。这种app尚未被批准用于临床应用，但其说明数字技术使用来自监测仪的动脉波形的数码像片并且选择动脉异母的峰值和波谷来自动计算脉压变化(PPV)的能力。

微电子和纳米电子机械系统(MEMS和NEMS)是将要彻底改革世界的基于压电性和压电现象的小型化压力感测器。所述机械系统能够以高准确度和高信噪比感测血流动力学参数。因为所述机械系统制造相对便宜，较小、非侵入性并且无线，这种感测器可以进行连续血流动力学监测，这是超越手术室和重症监护病房的现实。这些感测器可由许多人使用，从有血流动力学恶化风险的人到慢性高血压门诊病人。

此外，日常生活中的连续ECG检测的可能性对于现代社会中预测卫生保健而言极为重要和无价的，其中可尽早检测心脏压力信号。近来，使用光学体积描记术(脉搏血氧仪)从手腕上的单一点测量心率的脉搏表已经被商业化。Runner Cardio和Alpha表使用光学体积描记术来连续地测量血流动力学血波和心率。其工作原理是基于脉搏传导时间法，使用额外的ECG信号来计算血压。