地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院深圳先进技术研究院;宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司;深圳中科强华科技有限公司
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004201
成果描述：
| 可穿戴电子技术与设备被2014年世界经济论坛评为排名第一的新兴技术，而健康领域被认为是可穿戴技术优先发展、最有前途的领域。临床研究表明，日常生理参数的穿戴式连续监测是筛查及预防急性心血管疾病的重要方法；此外，实时监测潜航员等特种作业人员的生理参数能有效保障其生命安全。但传统医疗设备体积大、操作复杂、连续监测困难；市面已有的穿戴式产品，其测量精度达不到医用标准。该项目攻克了穿戴式健康监测设备生理负荷、测量精度、续航能力和精准分析等方面的技术难题，发明了一系列自主原创技术，研制了满足医学需求的穿戴式健康信息连续监测与解析装置，主要内容有：1.发明了多生理信号与行为监测微型化低功耗技术及芯片，研制了一系列原创的可穿戴设备装置：研制出国内首款商用单通道心电采集芯片，针对芯片低功耗的需求，利用亚阈值设计技术降低了信号采集功耗（仅0.3mW）；结合斩波技术有效降低了电路噪声，提高了微弱信号的信噪比；针对芯片微型化的需求，应用虚拟电阻结构和低跨导结构，在节约芯片面积的同时实现了导联脱落检测、右腿驱动电路、快速基线恢复等功能的片内集成，填补了国内空白。进而研制了一系列穿戴式健康信息连续监测装置，可对血氧、心电、脉搏等生理参数和运动、睡眠等行为状态进行低负荷、精准连续监测。提出的电池能量优化与管理算法使可穿戴设备持续工作时间延长一倍；2.发明了健康信息高能效传输技术：高能效传输对延长可穿戴设备工作时间至关重要。该项目首次建立了面向穿戴式的短距离无线通信系统级能效模型，定量评估重要参数对通信能耗和质量的影响及权重；基于此设计了穿戴式通信能效优先的跨层优化算法，推导出能耗最低的调制等级、编码效率、发射功率和传输时间等参数组合；进而提出低能耗自适应传输协议，保证了数据传输能效最优。实测表明，所发明技术最高降低能耗30%；3.发明了生理信息实时特征提取和多元信号融合分析的情境计算方法：针对穿戴式设备装置所采集的数据，发明了一种自适应阈值的动态心电信号检波算法和二次伪差识别方法，解决了运动环境下的信号稳定性问题；建立了以情境心电分析为代表的情境计算方法，实测中对多种姿态和情境状态的识别率达到了97%，实现了更精准的多生理状态判别；发明了一种电子病历文本的信息提取及数值化转换技术，最大程度地提取原始病历文本所记载的细节信息并转化为机器可处理的数值变量，进而融合穿戴式电生理测量结果，实现个体化健康风险评估与预警。该项目核心技术共获授权发明专利8项，软件著作权4项、集成电路版图登记1项、实用新型1项，创新技术和方法已相继发表在IEEE Trans.等传感、通信和生物医学工程领域重要期刊（SCI收录10篇），相关标准提案5项。研发成果已成功应用在“蛟龙”号载人深潜和多个省市的社区家庭健康管理中，覆盖5千万人口，累计销售额上亿元，取得了良好的经济和社会效益。 |
