近日，东南大学数字医学工程全国重点实验室、生物科学与医学工程学院POCT课题组刘宏、郝青研究员与东南大学附属中大医院心血管内科童嘉毅主任合作在国际著名学术期刊ACS nano在线发表标题为Smart Home Sleep Respiratory Monitoring System Based on a Breath-Responsive Covalent Organic Framework的最新研究成果。该项研究报道一种具有呼吸响应能力的智能共价有机框架（COFs）材料，对呼吸节律具有周期性的亚秒级响应。依托该材料，团队开发了包含数据完善软硬件部分的开放式口罩呼吸监测系统。该系统可实时连续采集小时级的睡眠呼吸数据，并在对真实病人的呼吸监测研究中，实现了对真实睡眠呼吸暂停病人的暂停行为监测和分级(ACS nano 2023, DOI : 10.1021/acsnano.3c09018)。
睡眠呼吸暂停是一种普遍且可能引发严重后果的常见慢性呼吸系统疾病，数以亿计的病人无法全部由医院诊断，面临着缺乏有效的睡眠呼吸居家自我监测手段的问题。针对这一问题，团队设计开发了一种无线智能家用睡眠呼吸监测系统。呼吸传感系统包括基于呼吸响应COFTPDA-TFPy材料的传感芯片、微型化PCB电路板、开放式口罩器件与手机数据收集APP。其中，设计的核心传感材料COFTPDA-TFPy具有亲疏水位点交替的长程有序的微孔结构，对呼吸过程中接近体温的高湿度气体具有亚秒级的快速响应能力，在连续8小时的睡眠呼吸监测中稳定循环数千次，并对室温环境湿度具有良好的抗干扰能力。借助这样的特性，呼吸传感系统成功记录呼吸功能正常被试者、原发性鼾症患者及不同病症程度的呼吸暂停患者的睡眠呼吸曲线，有效区分不同人群的睡眠呼吸行为特征。值得注意的是，该呼吸传感系统可完全由被试者自行在居家环境操作，为庞大的睡眠呼吸暂停人群提供了一种便携化数字化的居家主动医疗手段，在睡眠呼吸暂停以及其他呼吸系统异常疾病的临床诊断与监测中展现出了广阔的应用前景。
东南大学生物科学与医学工程学院硕士生严孟文为第一作者，郝青研究员为共同第一作者，刘宏研究员、郝青研究员及东南大学附属中大医院心血管内科童嘉毅主任为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、江苏自然科学基金、中国科协青年人才托举工程等项目资助。
文章信息：Mengwen Yan, Qing Hao*, Shanyan Diao, Fan Zhou, Chen Yichen, Nan Jiang, Chao Zhao, Xiao-Rui Ren, Fuchao Yu, Jiayi Tong*, Dong Wang, and Hong Liu*, Smart Home Sleep Respiratory Monitoring System Based on a Breath-Responsive Covalent Organic Framework. ACS nano, 2023. https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09018.
