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本研究的主要作者包括Lara Natta、Francesco Guido、Luciana Algieri等，他们来自意大利技术研究所（Istituto Italiano di Tecnologia）的生物分子纳米技术中心。该研究发表于ACS Sensors期刊，具体时间为2021年5月19日。
研究的主要科学领域是生物医学传感器技术，特别是针对吞咽功能障碍（dysphagia）的非侵入性评估方法。吞咽功能障碍是多种疾病的常见症状，可能导致患者生活质量严重下降。传统的临床评估方法（如视频荧光吞咽研究VFSS和纤维内镜吞咽评估FEES）存在侵入性、辐射暴露、设备昂贵等问题，且结果依赖操作者的主观判断。因此，开发一种非侵入性、定量化的吞咽功能评估技术具有重要的临床意义。
本研究旨在开发一种超薄、柔性、压电式传感器，用于监测喉部运动并将其转化为电信号，从而实现对吞咽功能的客观评估。该传感器基于氮化铝（AlN）薄膜，集成在柔性Kapton基板上，具有高应变分辨率和极低解剖学阻碍的特点。
研究分为以下几个主要步骤：
传感器设计与制造
传感器基于多层薄膜异质结构，包括氮化铝中间层（AlN-IL）、钼底电极（Mo）、压电氮化铝层（AlN）和钼顶电极（Mo）。所有制造步骤均采用标准微加工技术，如光刻和溅射沉积。传感器的柔性基板采用25微米厚的Kapton箔，确保其能够贴合颈部曲线。传感器的封装通过3D打印技术实现，确保了电气连接的可靠性。
喉部运动模拟器（LMS）开发
为了评估传感器性能，研究团队开发了一种喉部运动模拟器（LMS），用于模拟吞咽过程中喉部突出部分的上下运动。LMS由3D打印部件组成，包括一个步进电机和一个Ecoflex硅胶膜，模拟颈部皮肤的机械特性。传感器的输出信号通过电荷放大器进行放大和滤波，并由示波器记录。
传感器性能评估
传感器首先在LMS上进行测试，模拟不同吞咽周期（1秒、1.5秒和2秒）和传感器位置对信号的影响。测试结果表明，传感器能够准确捕捉吞咽波形，且信号稳定性高。此外，研究还评估了传感器在不同压力范围（10-50 kPa）下的灵敏度和响应时间，结果显示其灵敏度为0.025 V/N，响应时间为15毫秒。
人体皮肤测试
传感器在健康志愿者身上进行了测试，用于记录吞咽过程中的喉部运动。同时，研究使用表面肌电图（sEMG）设备记录舌骨上肌群的活动，以验证传感器信号的准确性。测试结果显示，传感器信号与sEMg信号具有高度一致性，且能够重复捕捉吞咽波形。
临床相关参数评估
研究进一步评估了传感器在测量吞咽频率（fd）、吞咽持续时间（td）和延迟时间（ld）方面的能力。测试结果表明，传感器能够准确测量这些参数，且结果与文献报道的正常值一致。
无线数据传输系统开发
为了实现传感器的实时监测功能，研究团队开发了一种无线数据传输系统，采用低功耗蓝牙技术将传感器信号传输至智能手机。该系统包括一个锂聚合物电池，可提供长达3小时的续航时间。
传感器性能
传感器在LMS测试中表现出高灵敏度和稳定性，能够准确捕捉不同吞咽周期的波形。在人体测试中，传感器信号与sEMg信号高度一致，验证了其临床应用的可行性。
临床参数测量
传感器能够准确测量吞咽频率、持续时间和延迟时间，为吞咽功能的定量评估提供了可靠工具。
无线数据传输
无线系统的开发使得传感器能够在临床环境中实现实时监测，进一步提高了其应用价值。
本研究成功开发了一种基于氮化铝的柔性压电传感器，用于非侵入性评估吞咽功能。该传感器具有高灵敏度、稳定性和便携性，能够提供吞咽频率、持续时间和延迟时间等临床相关参数的定量数据。其无线数据传输功能进一步增强了其在临床实践中的应用潜力。未来，该技术有望为吞咽功能障碍的早期诊断和治疗提供重要支持。
创新的传感器设计
基于氮化铝的柔性压电传感器具有超薄、轻便的特点，能够贴合颈部曲线，不影响正常吞咽行为。
高灵敏度和稳定性
传感器在LMS和人体测试中表现出高灵敏度和信号稳定性，能够准确捕捉吞咽波形。
无线实时监测
无线数据传输系统的开发使得传感器能够在临床环境中实现实时监测，提高了其应用价值。
临床意义
该技术为吞咽功能障碍的定量评估提供了一种非侵入性、便携化的解决方案，具有重要的临床应用前景。
研究还详细介绍了传感器的制造工艺和封装技术，为柔性压电传感器的开发提供了参考。此外，研究团队开发了一种专用的喉部运动模拟器（LMS），为传感器性能评估提供了可靠的实验平台。
这篇研究为吞咽功能障碍的评估提供了一种创新的技术解决方案，具有重要的科学和临床价值。