柔性电子掀起产业革命，「智柔科技」如何在医疗大健康领域探索应用？
在今年的冬奥会上，各类“黑科技”大放异彩，彰显大国实力。其中一项便是柔性电子技术，因其“轻薄柔小”的特性，可与目标承载物共形贴合，使其在生命体征参数监测、运动状态监测、健康管理等方面具有广泛应用。
柔性电子技术就是将电子器件制作在柔性或可延性塑料、薄金属基板之上，让弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸甚至变形成任意形状的材料仍保持光电性能、可靠性和集成度。伴随导电高分子研究的持续突破和柔性电子制造工艺的不断优化，这项新兴技术已在信息、能源、医疗、国防等多个领域展现出广泛应用前景，拓展了电子技术的应用范围。
36氪近期接触到的智柔科技便专注于柔性医疗电子技术的产业化应用，聚焦医疗大健康领域，开展可穿戴和植介入医疗设备的自主研发、生产制造和销售。据悉，公司由清华大学技术团队创建而成，是清华大学科研成果转化标杆项目和国家973项目成果转化基地，具有完全自主知识产权。
智柔科技CEO刘金权指出，基于柔性电子“轻薄柔小”的特点，非常适用于医疗健康领域很多对设备的体积、重量、集成度有高要求的场景，譬如养老、日常健康管理、心衰管理等。具体来说，将芯片和集成电路柔性化，无需穿刺便可高精度采集人体血糖、血氧、心电、心率、体温、胎心等生命体征数据，从而协助医疗机构、个人用户进行疾病治疗和健康管理。
上述领域中，智柔科技在多个应用方向进行了深入探索。目前公司重点布局心血管和妇产领域的二类、三类医疗产品，其自主研发的连续7天心电监测仪和24小时胎心监测仪产品已分别于去年12月和4月获批上市，帮助公司实现商业转化。
近年来，随着人口老龄化、老年疾病低龄化的发生，我国已经进入到慢性病的高发期。心血管疾病等慢性疾病患病人数呈现出逐年攀升且年轻化的态势。刘金权表示，面对总计数亿的庞大患者人群，对心血管疾病的管理有望诞生出一个市场规模数千亿并不断增长的市场，其中医用可穿戴设备大有可为，而连续心电监测产品便是市场刚需。为此，公司自主研发了低功耗设计、连续工作时长达 168 小时的贴片式动态心电记录仪，它可以突破传统Holter的24小时监测在时长、检出率、穿戴感等多方面的应用局限。
而柔性电子“轻薄柔小”的特征，有利于减轻手术难度、减小创面且易植入。 鉴于此，智柔科技也正在探索更精深的心脏植入器械领域，面向心衰管理这一具有显著痛点的临床需求。
关于心衰的治疗，目前主要是手术和药物，相较于正常人的心脏机能，心衰患者的心脏更显脆弱，手术可行性比较低，保守的药物治疗成为首选。心衰确诊后，通过有效的心衰管理防止心衰恶化，指导患者适度用药，从而延长生存周期。基于此，如何更有效、更精准地监测到心衰的严重程度，进而实施有效的诊疗措施成为心衰管理的难点。
为此，全球核心玩家在围绕监测左心房压或肺动脉压的监测展开布局，前者的典型代表有以色列Vectorious公司的左心房压力传感器（V-LAP），后者典型则有Endotronix的Cordella、雅培的CardioMEMS。
基于左心房压力监测的原理，智柔科技正着力开发相应的心衰管理产品——一种心脏内微型、无电池、数字无线可植入设备，对标V-LAP。刘金权指出，从原理上看，目前左心房充盈压（LAP）是科学判断心衰恶化最具体的生理指标，左房压的增加是即将发生心力衰竭加剧的最早迹象，远早于临床症状出现之前，因此如果更早监测到LAP变化，成为心衰管理重要指标，并能够为患者后续治疗提供个性化依据。
刘金权表示，基于智柔科技在柔性电子技术方向上的深度积累，公司LAP产品在手术操作的简易性方面，比V-LAP有更好的临床使用体验，且因体积小、重量更轻，更不易形成血栓。据悉，目前公司已研发出相关产品原理样机，预计今年年底即可完成动物实验，从而进入人体临床。
至于妇产领域，智柔科技首先关注到的是胎心监测，它对于宫内胎儿的健康成长和安全守护意义重大，尤其是长程的胎儿心率及宫缩情况监测，有助于及时掌握胎儿在宫内的健康状况，及早发现胎儿和孕妇在产程中的异常，对宫内窘迫、早产及流产等危急情况起到预警和防范作用。
传统的胎心监护模式，孕妇往往需要挺着大肚子每周定期到医院完成，医护人员全程手动操作胎心监测仪器，服务效率较低；且监测设备笨重繁琐，操作相对复杂。在检测过程中孕妇需保持固定姿势长达20至40分钟，尤其在待产阶段，需每隔2小时做一次胎心监测，无论对医护工作者还是孕妇都痛点明显。
刘金权表示，相较之下，智柔科技的柔性可穿戴式胎儿母体心率记录仪，以柔性医疗电子技术为核心，采用生物电技术，无需发射超声波，被动采集孕妇腹壁电生理信号，安全无辐射，帮助孕妇有效监护胎儿健康，辅助医生准确判断胎儿宫内状况；此外，它还适用于院外场景——孕妇佩戴智柔胎心记录仪时，可在手机APP上实时查看胎儿及母体心率、宫缩情况，记录胎动信息，并可对接医生进行远程判读。据悉，目前，这款产品已在全国30多家医院有所布局。
他透露，长远来看，智柔科技也会关注并布局产前、产时、产后等环节的产品，譬如布局盆底肌修复过程中的量化评估工具等，最终形成覆盖孕产领域的系列产品和解决方案。
最后介绍一下团队，智柔科技核心团队来自于清华大学、浙江大学、复旦大学等国内知名高校，具有多年的医疗电子临床研究、产品研发、生产、销售经验。特别是在柔性植介入、可穿戴医疗电子方面积累颇深。截至目前，公司已完成3轮融资，即将展开新一轮融资。
柔性屏幕、柔性芯片……柔性电子技术未来大有可为
柔性屏幕、柔性芯片、柔性电极只是冰山一角
在“硬质”世界里，柔性电子技术大有可为
本报记者 刘园园
折叠屏手机已上市，柔性芯片也来了，马斯克刚刚发布的脑机接口系统，让可植入大脑的超细柔性电极火了一把。尽管如此，在以“硬质”为主导的电子世界里，柔性电子技术才刚刚起步。
日前，第二届柔性电子国际学术大会(ICFE 2019)在杭州举行。会议期间，中国科技新闻学会和光明网还联合举办了以柔性电子技术为主题的第二期“科学麻辣烫”科学沙龙活动。
科技日报记者采访了解到，方兴未艾的柔性电子技术，要实现与现有电子系统“刚柔并济”，还需要突破不少挑战。
力学与封装是两大难题
柔性屏幕、柔性芯片、柔性电极只是柔性电子技术的冰山一角。实际上，信息技术所涉及的传感、信息传输、信息处理、能源存储等多种环节都有望实现柔性化。
据介绍，柔性电子概念最早可追溯至对有机电子学的研究，大约起步于上世纪60年代，当时科研人员试图用有机半导体替代硅等无机半导体，从而使有机电子器件具备柔性特点。
“现在柔性电子技术仍处于起步阶段，研发人员很多时候在尝试，试图突破传统思路，创造新的领域和产业。”清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪说。
不难想象，作为一个新兴领域，目前柔性电子技术的研发过程仍充满重重挑战。
清华大学材料学院副院长沈洋认为，整体而言，目前柔性电子技术主要面临两个挑战。“第一个挑战是力学问题，柔性电子元器件在反复折叠、弯曲时会不断承受交变应力，时间久了容易开裂、出问题，目前主要通过结构设计克服这个问题。”沈洋说，第二个挑战是电子封装问题，就是把在柔性基板上集成的部件严丝合缝地封装在一起，并实现预期功能。
南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东以柔性传感器举例说，一方面，现阶段还缺乏可靠的制备工艺实现大规模生产。另一方面，科学家仍在探索如何让柔性传感器与人体形成可靠的黏附界面层，并具备生物兼容性。此外，动态耐受性也是柔性传感器面临的重要考验，因为它常常需要在用户身体处于动态的情况下采集数据。
二维材料或是未来选择之一
在柔性电子器件的材料选择上，科研人员也在不断摸索。
沈洋介绍，美国西北大学教授约翰·罗杰斯是柔性电子领域的先驱之一，罗杰斯的研究证实，像硅这样原本又硬又脆的材料，在变得非常薄或尺度非常小之后，会具有一定柔性。
这当然是个好消息。因为硅在目前半导体材料中占主导地位，把硅基片柔性化，可以说是实现柔性电子系统的“捷径”。
“一代材料一代器件，材料是我们做电子器件最重要的基础之一。目前我们正在探索将硅基电子元器件柔性化的同时，又保证其高频、高速的导电特性。”冯雪说。
不过，受摩尔定律制约，硅基半导体的性能几乎发挥到淋漓尽致，逐渐接近天花板。对于柔性电子领域而言，探索新的适用于不同应用场景的柔性材料，也变得迫切起来。
陈晓东介绍，目前国际上对柔性电子材料的选择主要有两种思路。一种思路是从传统的无机材料转向有机材料，比如将高分子材料、有机半导体用于柔性电子材料。另一种思路是将有机材料和无机材料相结合，使用所谓的混合材料来研发柔性电子技术。
自石墨烯被制备出来后，由单层原子构成的锡烯、二硫化钼和黑磷等二维材料受到半导体行业关注。沈洋在接受科技日报记者采访时表示，二维材料的相关研究也将有益于柔性电子技术发展。
“很多二维材料已经表现出比传统硅材料更加优越的性能，比如更高的电荷迁移率，更小的功耗等等。”沈洋认为，研究基于二维材料的柔性电子元器件，可能是未来的发展方向之一。
来源：科技日报
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