下一代生物傳感器總體概述(圖1)
下一代醫(yī)療正通過(guò)生物兼容的可穿戴、可攝入、可植入傳感器實(shí)現(xiàn)無(wú)感化健康管理,即利用柔性材料、自供能技術(shù)和多模態(tài)數(shù)據(jù)融合,在人體自然活動(dòng)中完成生理指標(biāo)的實(shí)時(shí)、原位、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),徹底消除人為干預(yù)需求,實(shí)現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)測(cè)與日常生活的無(wú)縫整合。
圖1 人體多模態(tài)生物信號(hào)傳感分布圖
HUIYING
可穿戴傳感器總結(jié)分析
穿戴傳感器通過(guò)超薄柔性材料(如石墨烯、PDMS)和微流體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)與皮膚機(jī)械兼容的貼附,持續(xù)監(jiān)測(cè)體表生命體征(心電/血壓)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及汗液生化指標(biāo)(葡萄糖/乳酸),并借助AI算法實(shí)現(xiàn)多參數(shù)融合分析(圖2)。
關(guān)鍵維度 | 內(nèi)容要點(diǎn) |
部署位置 | 皮膚表面(表皮電極、電子皮膚) |
檢測(cè)指標(biāo) | -生命體征:心率、血壓、血氧、體溫 -生理參數(shù):運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、肌電/腦電信號(hào) -生化指標(biāo):汗液中的葡萄糖、乳酸、電解質(zhì) |
設(shè)計(jì)挑戰(zhàn) | 機(jī)械兼容性(柔性材料)、抗環(huán)境干擾、多信號(hào)集成 |
創(chuàng)新方案 | -島橋結(jié)構(gòu)(提升拉伸性) -微流體汗液收集(防污染) |
應(yīng)用場(chǎng)景 | 慢性病管理、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、居家醫(yī)療 |
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可攝入傳感器總結(jié)分析
可攝入膠囊利用胃液電池、磁控定位及可降解封裝材料(如殼聚糖/水凝膠),在消化道內(nèi)自主完成生理參數(shù)(pH/壓力)檢測(cè)、靶向給藥甚至微創(chuàng)手術(shù),突破傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡侵入性限制(圖3)。
圖3 膠囊傳感器工作示意圖
關(guān)鍵維度 | 內(nèi)容要點(diǎn) |
部署位置 | 胃腸道(胃、腸道) |
檢測(cè)指標(biāo) | -生理參數(shù):pH、壓力、溫度 -生化指標(biāo):氣體(O?/CO?)、微生物組、出血標(biāo)志物 -影像:內(nèi)窺鏡成像 |
設(shè)計(jì)挑戰(zhàn) | 定位精度、動(dòng)力供應(yīng)(電池/胃液供電)、生物安全性(防滯留/降解) |
創(chuàng)新方案 | -磁控定位(毫米級(jí)精度) -可降解外殼(殼聚糖/冰丸) -自定向給藥膠囊 |
應(yīng)用場(chǎng)景 | 胃腸道疾病診斷、靶向給藥、活檢 |
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可植入傳感器總結(jié)分析
可植入設(shè)備聚焦免疫兼容性(如兩性離子涂層)和微納集成,直接嵌入腦組織/血管等深部環(huán)境,原位監(jiān)測(cè)神經(jīng)電信號(hào)、顱內(nèi)壓及血糖等關(guān)鍵指標(biāo),結(jié)合生物燃料電池實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期自供能運(yùn)作(圖4)。
圖4 用于各器官健康監(jiān)測(cè)的植入式物理傳感器
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傳感器關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)
| 技術(shù)方向 | 可穿戴 | 可攝入 | 可植入 | 共性挑戰(zhàn) |
| 材料兼容性 | PDMS/PET柔性基底 | 可降解聚合物(PCL/水凝膠) | 兩性離子涂層/肝素修飾 | 長(zhǎng)期生物相容性 |
| 能量供應(yīng) | TENG/PENG(運(yùn)動(dòng)供能) 太陽(yáng)能 | 胃液電池/磁耦合供電 | BFC(葡萄糖供能) RF無(wú)線充電 | 微型化與持續(xù)供能 |
| 信號(hào)處理 | 多模態(tài)融合(AI算法) | 多攝像頭/超聲成像 | 高選擇性電極(抗干擾) | 數(shù)據(jù)融合與噪聲抑制 |
| 通信技術(shù) | 藍(lán)牙/手機(jī)互聯(lián) | RF信號(hào)定位 | 皮下電極/遠(yuǎn)場(chǎng)RF | 低功耗無(wú)線傳輸 |
總結(jié)
生物傳感器通過(guò)可穿戴(表皮)、可攝入(胃腸道)、可植入(體內(nèi)) 三類(lèi)載體,實(shí)現(xiàn)對(duì)生理-生化-物理參數(shù)的閉環(huán)監(jiān)測(cè)。其核心突破在于:
材料革新:柔性/可降解材料解決生物相容性問(wèn)題;
能源創(chuàng)新:環(huán)境取能(運(yùn)動(dòng)/體液)支撐長(zhǎng)期工作;
智能集成:AI驅(qū)動(dòng)多模態(tài)數(shù)據(jù)融合,推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療。
未來(lái)需進(jìn)一步攻克微環(huán)境干擾抑制、成本可控性及臨床轉(zhuǎn)化壁壘,最終實(shí)現(xiàn)"無(wú)感化"健康管理。
HUIYING
回映產(chǎn)品
產(chǎn)品1:可穿戴閉環(huán)睡眠設(shè)備
個(gè)性化可穿戴閉環(huán)睡眠設(shè)備首先對(duì)EEG腦電信號(hào) 進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,并對(duì)EEG進(jìn)行PSD功率圖譜轉(zhuǎn)換獲取到腦電節(jié)律Theta波(4-8Hz)以及Alpha波(8-13Hz)最高功率 所對(duì) 應(yīng)的頻率,然后基于此頻率作為個(gè)性化tACS經(jīng)顱交流電刺激 的刺激頻率進(jìn)行恒流源輸出進(jìn)而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化閉環(huán)睡眠治療?
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可穿戴閉環(huán)睡眠設(shè)備
基本參數(shù)
采集系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)
采樣率:最高 16KHZ;
共模抑制比:≥ 100dB;
噪聲:≤ 5uV;
輸入阻抗:≥ 1000MΩ;
腦電 EEG:單通道,2~100uV。
刺激系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)
刺激模式:tDCS/tACS/tPCS/tRNS 四種模式靈活可調(diào),tDCS 經(jīng)顱直流電刺激,
tACS 經(jīng)顱交流電刺激,tPCS 經(jīng)顱脈沖電刺激,tRNS 經(jīng)顱白噪聲電刺激;
刺激強(qiáng)度:-2mA~2mA 連續(xù)可調(diào),調(diào)節(jié)分辨率 0.01mA,輸出電流誤差 <=±10%;
刺激時(shí)間:0~60min 可調(diào);
刺激頻率:針對(duì)于 tPCS/tACS 模式,1Hz ~ 99Hz 范圍內(nèi)可調(diào),頻率步進(jìn)為 1Hz,輸出頻率誤差 <=±5%;
淡入淡出時(shí)間:0~120s 可調(diào),確保刺激的安全性;
脫落檢測(cè):通過(guò)實(shí)時(shí)阻抗檢測(cè)分析電極脫落狀態(tài)確保刺激有效性
產(chǎn)品2:基于干電極的32通道腦電采集儀
高質(zhì)量腦電信號(hào)采集對(duì)于精準(zhǔn)識(shí)別和分析非癲癇樣異常(如彌漫性慢波、局灶性δ活動(dòng))至關(guān)重要。為此可以了解我們研發(fā)的一款32通道可穿戴腦電采集儀,采用高精度干電極采集腦電信號(hào),無(wú)需導(dǎo)電膏即可快速佩戴,極大提升了受試者的舒適度和操作效率,特別適合長(zhǎng)時(shí)間或動(dòng)態(tài)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集。該設(shè)備不僅能通過(guò)全覆蓋設(shè)計(jì)捕捉全腦電活動(dòng)細(xì)節(jié),還采用了type-C智能轉(zhuǎn)接技術(shù)和抗干擾硬件架構(gòu),有效減少了運(yùn)動(dòng)噪聲和電磁干擾對(duì)信號(hào)的影響,在高原或移動(dòng)場(chǎng)景中也能穩(wěn)定輸出低噪聲波形。
適用范圍:多通道生理參數(shù)采集
基本參數(shù)
采樣率:≤ 16KSPS,每個(gè)通道獨(dú)立可控制;
共模抑制比:≥ 120dB;
系統(tǒng)噪聲:≤ 5uVrms;
模數(shù)轉(zhuǎn)換率:24 位;
輸入信號(hào)范圍:±375mVpp;
通頻帶:直流耦合放大,保留全部低頻信號(hào);
事件同步輸入:無(wú)線同步,時(shí)間精度< 1ms;
供電方式:可充電鋰電池;
工作時(shí)間:?jiǎn)坞姵毓╇姴坏陀?4 小時(shí);
優(yōu)勢(shì):可支持高原環(huán)境采集。
產(chǎn)品3:?jiǎn)瓮ǖ兰‰?心電/皮電采集設(shè)備
單通道肌電采集設(shè)備創(chuàng)新性地采用type-C轉(zhuǎn)腦電電極以簡(jiǎn)單輕便的方式實(shí)現(xiàn)了單通道肌電、心電、皮電采集,且基于結(jié)構(gòu)與硬件的特殊設(shè)計(jì),支持高原環(huán)境下進(jìn)行采集。另外產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)采用魔術(shù)貼設(shè)計(jì),方便于全身佩戴。
適用領(lǐng)域:單通道生理參數(shù)采集
單通道肌電/心電/皮電采集設(shè)備
基本參數(shù)
1.模數(shù)轉(zhuǎn)換:24位;
2.通道數(shù):2;
3.示值準(zhǔn)確度:誤差不大于±10%或±2μV,兩者取較大值;
4.測(cè)量范圍:測(cè)量范圍±350mV;
5.分辨率:分辨率≤2uV;
6.系統(tǒng)噪聲:系統(tǒng)噪聲≤1uV;
7.通頻帶:通頻帶為20Hz~250Hz(不包括陷波波段);
8.差模輸入阻抗:差模輸入阻抗大于5MΩ;
9.共模抑制比:共模抑制比大于100dB;
10.工頻陷波器:設(shè)備有50Hz陷波器,衰減后幅值不大于5μV(峰-谷值);
11.工作噪音:工作噪音不大于65dB(A);
產(chǎn)品4:可穿戴情緒識(shí)別設(shè)備
可穿戴情緒識(shí)別設(shè)備是一個(gè)綜合情緒識(shí)別平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)實(shí)時(shí)采集EEG腦電、EDA皮電、EHOG/EVOG眼電、心率、血氧、溫度、姿態(tài)等生理參數(shù)進(jìn)行情緒的效價(jià)、喚醒度等分析。
適用領(lǐng)域: 認(rèn)知科學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、工效學(xué)、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實(shí)研究、
可穿戴情緒識(shí)別設(shè)備
基本參數(shù)
采樣率:最高 16KHZ;
共模抑制比:≥ 100dB;
噪聲:≤ 5uV;
輸入阻抗:≥ 1000MΩ;
腦電EEG:2~100uV;
皮電EDA/GSR:0.5uV~0.2mV,1~100Hz;
血氧SPO2:35-99%;
心率:30-250bpm;
溫度TMEP:-55℃ ~150℃,精度 0.1℃;
眼電EHOG/EVOG:50~3500uV, 0.1~100Hz;
加速度ACC:±2g、±4g、±8g、±16g 范圍可調(diào);
陀螺儀GYR:±250° /sec、±500° /sec、±1000° /sec、±2000° /sec 范圍可調(diào)。
產(chǎn)品5:AR-BCI干電極腦電采集智能頭盔
AR-BCI智能腦控頭盔采用創(chuàng)新干電極技術(shù),通過(guò)彈簧式接觸結(jié)構(gòu)(觸角直徑2mm,數(shù)量10-15根)無(wú)需凝膠即可穩(wěn)固貼合頭皮,適合24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè),提升佩戴舒適度和穩(wěn)定性,并能精準(zhǔn)捕捉短暫異常放電及區(qū)分正常變異腦電信號(hào)如Mu節(jié)律和Wicket波,防止誤診。設(shè)備具備≥130dB的共模抑制比和>1000MΩ的輸入阻抗,有效抑制干擾,確保信號(hào)采集高精度與可靠性,同時(shí)實(shí)時(shí)阻抗檢測(cè)與脫落提示功能減少漏檢風(fēng)險(xiǎn)。該頭盔集成了AR顯示、眼動(dòng)追蹤和多模態(tài)腦電采集功能,支持同步分析腦電與行為數(shù)據(jù),特別適用于異常放電捕捉和復(fù)雜正常變異腦電信號(hào)識(shí)別。
適應(yīng)癥:康復(fù)科、神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、卒中中心、老年科。
AR-BCI干電極腦電采集智能頭盔
基本參數(shù)
交流阻抗:阻抗≤ 1000Ω;
直流失調(diào)電壓: 電壓≤ 100mV;
內(nèi)部噪音: 電壓 <150uv;
除顫過(guò)載回復(fù): 變化率 <±1mV/s、除顫后阻抗<1000Ω;
偏置電流耐受度: 電壓變化 <100mV。
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傳感器
+關(guān)注
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監(jiān)測(cè)
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可穿戴
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可穿戴系列之全息無(wú)感化健康管理傳感器







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