可穿戴系列之全息无感化健康管理传感器

 

下一代生物传感器总体概述（图1）

下一代医疗正通过生物兼容的可穿戴、可摄入、可植入传感器实现无感化健康管理，即利用柔性材料、自供能技术和多模态数据融合，在人体自然活动中完成生理指标的实时、原位、长期监测，彻底消除人为干预需求，实现医疗监测与日常生活的无缝整合。

图1 人体多模态生物信号传感分布图

 

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可穿戴传感器总结分析

 

穿戴传感器通过超薄柔性材料（如石墨烯、PDMS）和微流体结构设计，实现与皮肤机械兼容的贴附，持续监测体表生命体征（心电/血压）、运动状态及汗液生化指标（葡萄糖/乳酸），并借助AI算法实现多参数融合分析（图2）。

关键维度	内容要点
部署位置	皮肤表面（表皮电极、电子皮肤）
检测指标	- 生命体征：心率、血压、血氧、体温  - 生理参数：运动姿态、肌电/脑电信号  - 生化指标：汗液中的葡萄糖、乳酸、电解质
设计挑战	机械兼容性（柔性材料）、抗环境干扰、多信号集成
创新方案	- 岛桥结构（提升拉伸性）  - 微流体汗液收集（防污染）  - 自供电纳米发电机（TENG/PENG）
应用场景	慢性病管理、运动监测、居家医疗

 

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可摄入传感器总结分析

可摄入胶囊利用胃液电池、磁控定位及可降解封装材料（如壳聚糖/水凝胶），在消化道内自主完成生理参数（pH/压力）检测、靶向给药甚至微创手术，突破传统内窥镜侵入性限制（图3）。

图3 胶囊传感器工作示意图

 

关键维度	内容要点
部署位置	胃肠道（胃、肠道）
检测指标	- 生理参数：pH、压力、温度  - 生化指标：气体（O₂/CO₂）、微生物组、出血标志物  - 影像：内窥镜成像
设计挑战	定位精度、动力供应（电池/胃液供电）、生物安全性（防滞留/降解）
创新方案	- 磁控定位（毫米级精度）   - 可降解外壳（壳聚糖/冰丸）  - 自定向给药胶囊
应用场景	胃肠道疾病诊断、靶向给药、活检

 

 

 

 

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可植入传感器总结分析

可植入设备聚焦免疫兼容性（如两性离子涂层）和微纳集成，直接嵌入脑组织/血管等深部环境，原位监测神经电信号、颅内压及血糖等关键指标，结合生物燃料电池实现长期自供能运作（图4）。

图4 用于各器官健康监测的植入式物理传感器

 

 

 

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传感器关键技术总结

技术方向	可穿戴	可摄入	可植入	共性挑战
材料兼容性	PDMS/PET柔性基底	可降解聚合物（PCL/水凝胶）	两性离子涂层/肝素修饰	长期生物相容性
能量供应	TENG/PENG（运动供能） 太阳能	胃液电池/磁耦合供电	BFC（葡萄糖供能） RF无线充电	微型化与持续供能
信号处理	多模态融合（AI算法）	多摄像头/超声成像	高选择性电极（抗干扰）	数据融合与噪声抑制
通信技术	蓝牙/手机互联	RF信号定位	皮下电极/远场RF	低功耗无线传输

总结

生物传感器通过可穿戴（表皮）、可摄入（胃肠道）、可植入（体内） 三类载体，实现对生理-生化-物理参数的闭环监测。其核心突破在于：

材料革新：柔性/可降解材料解决生物相容性问题；

能源创新：环境取能（运动/体液）支撑长期工作；

智能集成：AI驱动多模态数据融合，推动精准医疗。

未来需进一步攻克微环境干扰抑制、成本可控性及临床转化壁垒，最终实现"无感化"健康管理。

 

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回映产品 

产品1：可穿戴闭环睡眠设备

个性化可穿戴闭环睡眠设备首先对EEG 脑电信号 进行实时采集,并对EEG 进行PSD 功率图谱转换获取到脑电节律Theta 波(4-8Hz) 以及Alpha 波(8-13Hz) 最高功率 所对 应的频率,然后基于此频率作为个性化tACS 经颅交流电刺激 的刺激频率进行恒流源输出进而实现个性化闭环睡眠治疗｡

可穿戴闭环睡眠设备

 

 

基本参数

采集系统基础参数 

采样率：最高 16KHZ；

共模抑制比：≥ 100dB；

噪声：≤ 5uV；

输入阻抗：≥ 1000MΩ；

脑电 EEG：单通道，2~100uV。

 

刺激系统基础参数 

刺激模式：tDCS/tACS/tPCS/tRNS 四种模式灵活可调，tDCS 经颅直流电刺激，

tACS 经颅交流电刺激，tPCS 经颅脉冲电刺激，tRNS 经颅白噪声电刺激；

刺激强度：-2mA~2mA 连续可调，调节分辨率 0.01mA，输出电流误差 <=±10%；

刺激时间：0~60min 可调；

刺激频率：针对于 tPCS/tACS 模式，1Hz ～ 99Hz 范围内可调，频率步进为 1Hz，输出频率误差 <=±5%；

淡入淡出时间：0~120s 可调，确保刺激的安全性；

脱落检测：通过实时阻抗检测分析电极脱落状态确保刺激有效性

 

产品2：基于干电极的32通道脑电采集仪

高质量脑电信号采集对于精准识别和分析非癫痫样异常（如弥漫性慢波、局灶性δ活动）至关重要。为此可以了解我们研发的一款32通道可穿戴脑电采集仪，采用高精度干电极采集脑电信号，无需导电膏即可快速佩戴，极大提升了受试者的舒适度和操作效率，特别适合长时间或动态环境下的数据采集。该设备不仅能通过全覆盖设计捕捉全脑电活动细节，还采用了type-C智能转接技术和抗干扰硬件架构，有效减少了运动噪声和电磁干扰对信号的影响，在高原或移动场景中也能稳定输出低噪声波形。

 

 

适用范围：多通道生理参数采集

 

基本参数

采样率：≤ 16KSPS，每个通道独立可控制； 

 

共模抑制比：≥ 120dB； 

 

系统噪声：≤ 5uVrms； 

 

模数转换率：24 位； 

 

输入信号范围：±375mVpp； 

 

通频带：直流耦合放大，保留全部低频信号； 

 

事件同步输入：无线同步，时间精度＜ 1ms； 

 

供电方式：可充电锂电池； 

 

工作时间：单电池供电不低于 4 小时； 

 

优势：可支持高原环境采集。

 

产品3：单通道肌电/心电/皮电采集设备

 

单通道肌电采集设备创新性地采用type-C转脑电电极以简单轻便的方式实现了单通道肌电、心电、皮电采集，且基于结构与硬件的特殊设计，支持高原环境下进行采集。另外产品总体结构采用魔术贴设计，方便于全身佩戴。

适用领域:单通道生理参数采集

单通道肌电/心电/皮电采集设备

 

 

基本参数

1.模数转换：24位；

2.通道数：2；

3.示值准确度：误差不大于±10%或±2μV,两者取较大值；

4.测量范围：测量范围±350mV；

5.分辨率：分辨率≤2uV；

6.系统噪声：系统噪声≤1uV；

7.通频带：通频带为20Hz~250Hz(不包括陷波波段)；

8.差模输入阻抗：差模输入阻抗大于5MΩ；

9.共模抑制比：共模抑制比大于100dB；

10.工频陷波器：设备有50Hz陷波器,衰减后幅值不大于5μV(峰-谷值)；

11.工作噪音：工作噪音不大于65dB(A)；

产品4：可穿戴情绪识别设备

可穿戴情绪识别设备是一个综合情绪识别平台。该平台通过实时采集 EEG 脑电、EDA 皮电、EHOG/EVOG 眼电、心率、血氧、温度、姿态等生理参数进行情绪的效价、唤醒度等分析。

适用领域 : 认知科学、运动科学、 工效学、 人机交互、虚拟现实研究、

可穿戴情绪识别设备

 

 

基本参数

采样率：最高 16KHZ；

共模抑制比：≥ 100dB；

噪声：≤ 5uV；

输入阻抗：≥ 1000MΩ；

脑电EEG：2~100uV；

皮电EDA/GSR：0.5uV~0.2mV，1~100Hz；

血氧SPO2：35-99%；

心率：30-250bpm；

温度TMEP：-55℃ ~150℃，精度 0.1℃；

眼电EHOG/EVOG：50~3500uV， 0.1~100Hz；

加速度ACC：±2g、±4g、±8g、±16g 范围可调；

陀螺仪GYR：±250° /sec、±500° /sec、±1000° /sec、±2000° /sec 范围可调。

产品5：AR-BCI干电极脑电采集智能头盔

AR-BCI智能脑控头盔采用创新干电极技术，通过弹簧式接触结构（触角直径2mm，数量10-15根）无需凝胶即可稳固贴合头皮，适合24小时连续监测，提升佩戴舒适度和稳定性，并能精准捕捉短暂异常放电及区分正常变异脑电信号如Mu节律和Wicket波，防止误诊。设备具备≥130dB的共模抑制比和＞1000MΩ的输入阻抗，有效抑制干扰，确保信号采集高精度与可靠性，同时实时阻抗检测与脱落提示功能减少漏检风险。该头盔集成了AR显示、眼动追踪和多模态脑电采集功能，支持同步分析脑电与行为数据，特别适用于异常放电捕捉和复杂正常变异脑电信号识别。

 

 

适应症：康复科、神经内科、神经外科、卒中中心、老年科。

AR-BCI干电极脑电采集智能头盔

 

 

基本参数

 

交流阻抗：阻抗≤ 1000Ω;

 

直流失调电压： 电压≤ 100mV;

 

内部噪音： 电压 <150uv;

 

除颤过载回复： 变化率 <±1mV/s、除颤后阻抗<1000Ω;

 

偏置电流耐受度： 电压变化 <100mV。