医疗机械

新材料如何赋能医疗场景,应对人口老龄化加

发布时间:2022/11/19 14:24:55   

万物皆可数字化的当下,智能可穿戴设备在医疗健康领域日渐普及。智能可穿戴设备通过传感器实时监测人体数据,帮助用户科学管控健康,并为医疗机构的资源调配提供数据参考。

根据中商产业研究院整理的数据,年至年期间,我国可穿戴医疗设备市场规模从27亿元逐步上升到亿元,年的市场规模预计可达亿元。而在人口老龄化趋势面前,对辅助居家健康监测设备的呼唤或将居高不下。有一批人瞄准了可穿戴医疗设备的创业风口,张志便是其中之一。

图:-年中国可穿戴医疗设备市场规模预测趋势,数据来源于中商产业研究院

传感器是智能可穿戴设备产业链的上游元器件,但现有的传感器存在拉伸困难、造价高昂、灵敏度低或抗破损能力差等各种限制。如何使传感器更贴合医疗场景的使用?张志锁定了柔性材料。他认为,柔性材料智能硬件化之后更具生物相容性,适于服务人体健康监测等特殊场景。如果选择恰当的原材料,更能在兼顾拉伸率和灵敏度的同时,低成本、批量化地投入生产和使用。

张志的目标很简单,就是“做成一件事”——把“新材料智能硬件化”趟出一条路来。他认为,如果不能把已经积累的东西和当下的趋势结合起来做创新工作的话,不可能为未来的创新创业者提供更好的基础和标本。

捕捉微小的手指动作

接近理想的新型传感器

新材料和医疗的结合,张志团队的目光最终落到新型柔性传感器的研发上。挖掘需求、调整配方、测试验证,是从一种材料到一个标准传感器器件的生产路径。通过对医疗场景的挖掘,张志团队确定了柔性传感器的目标特征是“大拉伸”和“大形变”。

有了需求后,他们便倒推配方和工艺参数等等。张志将制备工艺过程比喻为“煮西红柿鸡蛋汤”,不同人的做法不一样,最终出来的“味道”也不同。想要达到某种独特“风味”,就需要加入精细化的处理,包括原材料选择和加工方式,而这正是技术水平的核心所在。

不同于在布料上涂抹导电层,或在弹性体中注入导电液态金属等现有传感器的实现形式,张志团队采用海藻酸钠、丙烯酰胺等原料和经过处理的氧化石墨烯溶液,制作成“复合水凝胶”,再通过改性,使导电层在纳米结构基础上均匀地分布在水凝胶载体上,最终得到了“抗冻型导电水凝胶”。而水凝胶是一种网状结构的亲水性聚合物材料,具有极好的生物兼容性和离子传送能力,可用于仿生材料和人造组织等医学领域。

以“抗冻型导电水凝胶”为主要材料的新型柔性水凝胶传感器,兼顾了生物相容性和导电均匀性,可直接与皮肤接触、随意拉伸,任意弯曲度都能有所响应;与此同时,它还做到了耐高低温,每10℃左右分布有一个数据点;性能长期稳定,即使表面破损仍然有效。

值得一提的是,这种水凝胶型传感材料的实验室成本约为每千克-元,成本较为低廉,可以大规模投入使用。

张志团队还展示了机械手套demo,将新型水凝胶柔性传感器贴在指关节处,人体手指弯曲动作能够被精准捕捉到,与传感器连接的应用平台或另一只机械手掌,能即时同步相关动作。

创新产品在成为标准化的产品之前,还需要经过两个步骤:一是大规模的测试验证,二是符合行业规定。对于新材料而言,行规或许会以产业联盟公认的形式被定义。合适的柔性材料已经制备出来,正在批量测试验证。下一阶段,张志打算先把样机体做出来。张志团队还将继续拓展新型柔性传感器的适用性。传感器对压力的反应、在特殊环境下的标识性、对不同气体的响应等等,都是他们的方向。把新材料智能硬件化趟出一条路来,并非一朝一夕就能实现,他们已经踏出了第一步。

从博士后到创业者

成为从零开始的“小学生”

攻读下自动化专业博士学位的第6个年头,张志转头研究起了新材料,并以此作为创业方向。

“可以把新材料当作一个医学赛道去看待,它跟医药医学的很多共性特征特别像,一旦找到了突破口、应用点,它的爆发力是很强的。因为新材料的链条很长,是整个产业链的上游。”张志说,新材料行业真正配得上称为“十年磨一剑”。

之前,张志及团队本来是想研发创新创意型的电子产品。但市场培育的过程并非一帆风顺,留给初创公司的时间并没有那么多。最终,张志只能选择“两条腿走路”——寻找市场上对标的产品进行功能性替代;选择专业型场景探讨合作和延伸的可能性。

张志观察到,很多人从实验室进入市场,可能会有个误区。“他觉得自己在学校实验室已经做得很好了,到社会里把研究成果变成商品的过程中,就应该是最好的,其实不是这样的。”

作为选择创业的博士后,张志感受到,别人总会有意无意地戴着有色眼镜来看他。“实际上,在进入社会、产业化的过程中,我们应该是一个从零开始的小学生,应该抱着虔诚的态度和敬畏的心态去学习新东西,这样才能把事情做好。”

在张志的设想中,最理想的未来是每个人都能完成个人使命,或者实现社会价值。每个人都寻找到合适的定位,发挥一个社会角色的作用,做出他该有的贡献。

而张志给自己找的定位就是“创业者”,想做出一个好产品,能够为整个产业链乃至生态圈做出一点贡献。张志希望,多年后回首发现“自己活在了当下,无愧于这个时代就足够了”。

这是TARDIX《未来实践者》栏目,我们专访大湾区创业者、企业家、创新引领者,揭示他们如何实现从0到1,畅谈对科技、人生等问题的认识与思考。

本期嘉宾:张志,柔性传感器开发团队创始人(深圳微检无忧科技有限公司),上海交通大学工学博士、北京交通大学中国产业安全研究中心博士后

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来源:TARDIX

作者:胡少华

摄影:过家根

设计:毕昊冉

编辑:方泽仪



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