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
HUIYING
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)。
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关键维度
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内容要点
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部署位置
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皮肤表面(表皮电极、电子皮肤)
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检测指标
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- 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
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设计挑战
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机械兼容性(柔性材料)、抗环境干扰、多信号集成
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创新方案
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- 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)
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应用场景
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慢性病管理、运动监测、居家医疗
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HUIYING
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
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关键维度
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内容要点
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部署位置
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胃肠道(胃、肠道)
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检测指标
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- 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
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设计挑战
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定位精度、动力供应(电池/胃液供电)、生物安全性(防滞留/降解)
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创新方案
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- 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
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应用场景
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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。
HUIYING
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。