微訪談：Blumio聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Catherine Liao

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，美國硅谷初創(chuàng)公司Blumio基于英飛凌（Infineon）的XENSIV毫米波雷達(dá)芯片組，開發(fā)了一種可穿戴式血壓傳感器，能夠提供準(zhǔn)確的血壓連續(xù)測量。相比應(yīng)用條件苛刻的血壓計(jì)測量方案，Blumio的解決方案可以提供精確的非接觸式、無壓力連續(xù)血壓測量。

近日外媒Fierce Electronics采訪了Blumio聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Catherine Liao，暢談了可穿戴式血壓監(jiān)測裝置的重要性，以及Blumio方案的基本原理和市場化策略。麥姆斯咨詢編譯了訪談內(nèi)容以饗讀者。

Q：據(jù)了解，連續(xù)血壓測量是一個(gè)眾所周知的難題，您為什么認(rèn)為Blumio可以能人所不能？

A：目前可以通過體積鉗法（Volume Clamping）和動脈張力法（Applanation Tonometry）來進(jìn)行連續(xù)血壓監(jiān)測。我認(rèn)為您的問題是指無袖帶血壓監(jiān)測所面臨的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在已有多家公司正在嘗試通過結(jié)合ECG和光體積描記法（PPG）傳感器檢測脈搏傳播時(shí)間或進(jìn)行脈搏波分析來確定血壓。但是，上述傳感器均無法簡便地提供準(zhǔn)確的壓力測量結(jié)果。這些光學(xué)傳感器容易引入其他變量，從而導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。美國西北大學(xué)（Northwestern University）的Jay Pandit博士最近發(fā)表了一篇很棒的論文，總結(jié)了這些方法及其面臨的挑戰(zhàn)。

而我們從根本上設(shè)計(jì)了一種使用毫米波雷達(dá)技術(shù)的新型血壓傳感器。盡管已有FDA批準(zhǔn)的基于血壓計(jì)的連續(xù)血壓監(jiān)測器械，但由于它們需要精確放置并在測量部位施加恒定壓力而導(dǎo)致不適和瘀傷，因而往往難以使用。在我們的IEEE論文中，已經(jīng)證明了Blumio的傳感器可以產(chǎn)生與血壓計(jì)相當(dāng)?shù)膲毫π盘枴＿@給了我們很大的信心，可以獲得與血壓計(jì)方案相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確血壓測量，并且具有無袖帶可穿戴設(shè)備的所有優(yōu)點(diǎn)。

Q：人體一天中血壓的波動有多大？為什么連續(xù)血壓測量是一項(xiàng)重要突破？

A：人體血壓每分鐘每小時(shí)都在自然波動。這些波動通常都會在正常范圍內(nèi)。但是，當(dāng)我們的血壓經(jīng)常出現(xiàn)超出正常的峰值時(shí)，就表示人體出現(xiàn)了異常情況，需要進(jìn)一步檢查。全面監(jiān)測血壓一天的波動情況，可以找出導(dǎo)致波動的原因，從而有助于提供針對性的治療方案。

一項(xiàng)針對63,910名成年人的為期10年的研究發(fā)現(xiàn)，與臨床血壓測量值相比，動態(tài)血壓測量值更能預(yù)測各種原因和心血管疾病的死亡率。白大褂高血壓（指在醫(yī)院、診所出現(xiàn)的血壓升高現(xiàn)象）不是一種良性疾病，與持續(xù)性高血壓相比，隱性高血壓的死亡風(fēng)險(xiǎn)更高。

Q：Blumio曾預(yù)計(jì)在2017年將產(chǎn)品投放市場，但顯然沒有實(shí)現(xiàn)，你們目前正在解決哪些挑戰(zhàn)？

A：早在2016年，我們就成功開發(fā)了一款血壓監(jiān)測原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用了我們自行研發(fā)的毫米波雷達(dá)，可以檢測手腕和上臂動脈的搏動。在人體實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)與皮膚表面的相互作用，會將不想要的噪聲引入血壓信號。這促使我們探索其它可替代的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)，最終我們采用了英飛凌的XENSIV雷達(dá)芯片，這是一種工作在60 GHz的調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）雷達(dá)。

Blumio開發(fā)的sub-GHz原型，并開發(fā)了智能手機(jī)應(yīng)用程序

Q：這款毫米波雷達(dá)方案解決了哪些問題，在應(yīng)用中又引入了哪些問題？

A：毫米波雷達(dá)方案最大的好處是它不需要對測量部位施加壓力，并且不需要與皮膚接觸。在我們當(dāng)前的原型系統(tǒng)中，雷達(dá)芯片的位置距離皮膚表面大約幾毫米。

毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)是運(yùn)動噪聲。我們要測量的運(yùn)動非常?。ㄐ〉街挥?.05 mm的皮膚膨脹），所以它可能會因身體運(yùn)動而被掩蓋。話雖如此，在日常情況下，無需通過每次心跳來測量血壓。事實(shí)上，健康專家建議休息5分鐘后，保持坐姿再測量血壓。對此，我們可以利用運(yùn)動傳感器來告訴我們用戶是否處于靜坐狀態(tài)（以及靜待了多長時(shí)間），以捕獲有臨床意義的血壓測量值。

Q：請您談?wù)劸唧w如何利用毫米波雷達(dá)技術(shù)來測量血壓？為什么要使用60 GHz？

A：60 GHz的高頻率消除了我們在自己開發(fā)的系統(tǒng)中觀察到的噪聲。該頻率信號具有更小的波長，因此非常適合測量由動脈脈沖所引起的皮膚表面的微小擾動。另外，其小巧的尺寸（5mm x 6mm）很適合可穿戴設(shè)備。今年早些時(shí)候，我們在IEEE上發(fā)表了一篇論文，詳細(xì)介紹了如何利用60 GHz雷達(dá)進(jìn)行動脈脈搏檢測，并與血壓計(jì)的信號進(jìn)行了比較。

Q：你們采用了英飛凌XENSIV雷達(dá)芯片，這款芯片可以直接利用嗎？你們是否還需要進(jìn)一步開發(fā)？

A：英飛凌的XENSIV雷達(dá)芯片已發(fā)布并上市。谷歌（Google）也在其Pixel手機(jī)中將XENSIV雷達(dá)芯片用于手勢感測。不過，僅利用雷達(dá)芯片還不足以進(jìn)行健康感測。我們正在最后完善將雷達(dá)信號轉(zhuǎn)換成動脈壓波形，并隨后進(jìn)行血壓計(jì)算的算法。

英飛凌XENSIV雷達(dá)芯片

Q：您能否具體談?wù)務(wù)陂_發(fā)的算法，是否利用了機(jī)器學(xué)習(xí)？

A：我們正在開發(fā)2套算法：

1、毫米波雷達(dá)→動脈壓波形。該算法從XENSIV雷達(dá)芯片獲取雷達(dá)信號，并生成可用于評估心血管指標(biāo)的高保真動脈壓波形。我們使用信號處理技術(shù)來執(zhí)行此轉(zhuǎn)換。

2、動脈壓波形→血壓。該算法接收雷達(dá)傳感器生成的動脈壓波形，并將其轉(zhuǎn)換為血壓值（收縮壓、舒張壓和平均血壓）。

我們利用機(jī)器學(xué)習(xí)來幫助我們完善算法，但是算法本身基于信號處理技術(shù)。機(jī)器學(xué)習(xí)可以幫助我們快速篩選雷達(dá)信號中的數(shù)百個(gè)特征，并找出與血壓最相關(guān)的特征。沒有它，這些過程可能需要數(shù)年才能完成。

Q：你們的目標(biāo)產(chǎn)品有哪些？

A：我們的愿景是成為未來健康可穿戴設(shè)備的賦能者。因此，我們一開始就決定要開發(fā)可服務(wù)于廣泛設(shè)備制造商的傳感器，就像應(yīng)美盛（InvenSense）開發(fā)的三軸加速度計(jì)和陀螺儀一樣，這些傳感器現(xiàn)在已經(jīng)可以在每款智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備中看到。

為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，我們的首要任務(wù)是提供一種普適性的傳感器，可供醫(yī)療設(shè)備制造商用來打造自己的健康可穿戴設(shè)備。我們的傳感器可以輸出高保真的動脈壓波形，從而可以開發(fā)不同類型的健康感測算法。我們身邊就有這樣一個(gè)用例，CardieX是一家擁有26年歷史的全球健康技術(shù)公司，也是Blumio的投資方之一。該公司專注于高血壓和心血管疾病，最近，他們將其中心血壓算法移植到了我們的傳感器上使用。專家認(rèn)為，中心血壓比外周血壓更準(zhǔn)確更有用。我們的傳感器將使這些數(shù)據(jù)指標(biāo)在臨床環(huán)境之外唾手可得。

我們的長期愿景是動態(tài)血壓監(jiān)測的臨床應(yīng)用，我們的傳感器將內(nèi)置到醫(yī)生指定的診療服務(wù)中?？赡芑加懈哐獕旱幕颊撸瑫灰?4小時(shí)動態(tài)監(jiān)測血壓，以捕獲其血壓波動。目前的現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備需要依靠充氣袖帶，這種充氣袖帶會干擾人們的日常活動。袖帶的頻繁擠壓會引起疼痛，經(jīng)常會引起瘀傷，并影響患者的睡眠。近一半的美國成年人患有不同水平的高血壓，我們的創(chuàng)新技術(shù)有望為人們的生活帶來積極影響。

Q：可否介紹一下你們最新的產(chǎn)品發(fā)布計(jì)劃？

A：我們的目標(biāo)是在2021年推出并上市發(fā)售我們的血壓傳感器。在此之前，我們將為聯(lián)合開發(fā)合作伙伴提供毫米波雷達(dá)開發(fā)板、計(jì)算單元和用于動脈波形記錄及分析的代碼開發(fā)套件。我們還將與英飛凌合作提供參考設(shè)計(jì)，以及有關(guān)如何將英飛凌XENSIV雷達(dá)芯片集成到電路板上的指引和技巧。我們希望可以在2022年看到基于我們傳感器的可穿戴血壓監(jiān)測儀問世。

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