人体生理信号的检测

1.人体生理信号的采集检测人体的心电、血压、呼吸……2.光谱分析人体血液成分含量利用光谱分析方法，有创和无创地定量分析人体血液中各种成分:血红蛋白。3.乳腺肿瘤筛查研究成像和图像处理技术，进行人体乳腺肿瘤的筛查。目录4.总结人体生理信号的检测13在20年前进行了人体生理信号的检测，研发了十余项新成果，其中有四项获得医疗仪器注册证。全自动12导心电图机微型全自动电脑分析心电图机1|人体生理信号的检测装置

1997年，课题组将技术转让给湖南某厂投入生产并获得医疗仪器注册证。

2001年，课题组与天津某军工单位合作，研发出全自动12导心电图机并获得医疗仪器注册证。宫颈开口测量仪

2004年，课题组研究出在产妇生产过程中全自动连续监测宫口开启大小的测量仪。这是全世界独创的产品。康齿健

2005年，课题组基于药物离子导入原理，研究出可以快速治愈牙龈炎、牙周炎，也可以有效去除牙结石、牙色斑等，还可以填补牙契槽和修复牙釉质。新近几年研发出的人体生理信号的检测装置的成本只有其他产品的四分之一甚至更少的成本，且精度完全满足国家标准，而且仪器小巧、简单、方便。1|人体生理信号的检测装置1|人体生理信号的检测装置独有的过采样技术超高速锁相算法系统比例测量技术PSoC的应用

技术突破：1|人体生理信号的检测装置过采样技术：我们用12位，200kSPS的ADC采样心电信号，并利用过采样技术，相当于17位、200SPS的ADC采样。这时只需要放大器的增益为20倍。心电数据采集装置1|人体生理信号的检测装置心电数据采集与心率检测装置1|人体生理信号的检测装置31|人体生理信号的检测装置心体验项目——基于低功耗蓝牙反射式血氧仪人体血液成分含量的检测2不使用化学试剂简单成本低

近二十年，针对目前临床上离体血液定量分析中存在的大量耗材（节能问题）、大量医疗垃圾（环保问题）等等弊端，研究出采用光谱法定量分析离体血液成分，具有以下优点：直接采集光源的光经过血袋后的光谱数据来定量分析血液中的成分。离体血液成分含量的检测装置离体血液成分含量的检测装置

相较于血袋的检测方法，进一步改善，从人体采集少量的血液用于光谱数据的采集就可以分析出血液中的成分含量。有创伤、有感染风险、有疼痛感

不能用于监测（连续）不能实时

离体血液检测的痛点：不抽血如何分析血液成份？不抽血如何得到血液的光谱？

假设光在肌肉、皮下脂肪和其他静态组织中的吸收是恒定的，则引起吸收度变化的是脉动血液。因此，可以根据多个波长的吸收变化来确定脉动血成分。动态光谱理论

从采集的每个波长下的PPG光谱信号，提取出动态光谱，其中只包含人体血液的吸收，提取方法有单沿提取法、差值提取法、优化差值提取法……不同波峰高度差值间隔示意图动态光谱理论稳定和补偿策略简单

覆盖N或M因素的变化多维光谱测量“M+N”理论

测量系统的各个方面都会有因素引起的误差，使得复杂溶液光谱定量分析的精度有待提高。从误差理论的角度考虑，提出了“M+N”理论（如图1所示），在系统层面上分析误差源对测量结果的影响，总结了提高定量光谱分析精度的四种策略。多模式光谱测量无创地检测人体血液成分含量系统

在信息传感、光谱PPG检测、光谱PPG预处理、DS光谱提取、数据建模共五个方面形成了一套简单、成本的、可实时和十分完备的检测体系。

在国内外率先检测到十余项血液成分的含量，且无创地定量分析人体血液成分系统必将为慢病管理、家庭健康、社区医疗和自主体检等一系列崭新的市场。我们的成果

在国际上首创实现了十余种血液成分的高精度无创测量，本成果在国际上处于遥遥领先的地位。1.在国内外发表56篇论文（直接相关）原创“M+N”理论动态光谱法原创一系列精密测量技术已经获得49项国家发明专利（直接相关）无创精密分析血液中十余种成分乳腺肿瘤的筛查3

乳腺肿瘤是一种常见于成年女性且发病率不断上升的疾病，近年来有逐渐向年轻女性发展的趋势。根据美国癌症协会（ACS）最新发布的《2020年全球癌症统计数据》中指出：在全球女性中，乳腺癌已经超过肺癌成为诊断率第一的癌症，同时也是死亡率较高的癌症之一。经数据统计，在2020年的新增癌症病例中，约有230万女性罹患乳腺癌，占总数的11.7%。因此，乳腺肿瘤的早期筛查有助于人们提前发现和治疗，从而提高乳腺肿瘤的治愈率，预防乳腺癌的发生。研究背景乳腺肿瘤筛查的检测装置

光学透照法利用不同生物组织对光的吸收和散射特性不同，直观地反映出生物组织的内部信息，并根据透射图像中的暗影区域定位疑似病变组织进而分析病变性质。光学透射成像方法具有安全、非侵入式、低成本的特点，在生物组织的光学检测领域具有良好的发展空间和应用前景。基于LEDMSI的乳腺肿瘤早期筛查的理论基础可见光和近红外光都可以“透过”乳房组织。如下图所示，虽然绝对不可能确定每一个光子的路径，也不能确定其是否能从成像面输出，以及从何处输出，但从成像面出射的巨量光子一定能够表现出光路径中是否有异质体（这里假定异质体比本底组织有更强的吸收）的差异。从“模糊”的图像中提取异质体的大致空间与尺寸信息和“成分”信息，完全取决于获得图像的灰阶和精度（分辨率），以及图像处理与分析能力。不同的组织对于不同波长的光具有不同的吸收和散射特性，使得通过多光谱图具有识别不同异质体的能力。基于LEDMSI的乳腺肿瘤早期筛查的关键技术

通过不断提高图像的灰阶和精度（分辨率），利用计算机把肿瘤所在路径的灰阶值与周边区别开，进而识别出肿瘤或其他组织。“帧累加”——提高“LEDMSI”灰阶、精度（信噪比）最重要手段。

叠加平均技术是一种有效提高数据精度的方法，在不同的应用中存在不同的表现形式，而帧累加技术是一种在图像处理领域中的叠加平均形式，也是提高微光图像信噪比的有效方法之一。2.梯田压缩法处理

针对帧累加后得到图像特点的一种集“压缩”灰阶和滤波处理为一体的高效算法，类似于“数学形态滤波”，但把满足“结构元素”像素点“合并”成同一灰阶，也即把（因帧累加处理后）巨大灰阶数量压缩成少量有意义的、连续正整数的灰阶数。总结4电子传感器信号处理计算机

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动态光谱理论高速锁相算法M+N理论统一平均理论成形信号技术过采样技术系统比例测量技术研究战略方向可应用的成果生理信息的采集：心电、血压、呼吸、心输出量.