在人体健康监测应用领域,光电传感系统因其非侵入性、高灵敏度和实时监测能力而得到了广泛应用,并处于从传统医院仪器走向可穿戴设备的新阶段。本课程讲解血糖、血压、心率等人体生理指标监测技术及应用。
光电传感技术(Optoelectronic Sensing Technology)是一种通过探测光信号的变化(例如强度、波长、频率、相位等)并将其转化为电信号的技术,可用于感知人体生理状态、环境状况或物体动态,是现代智能系统的“眼睛”。这项技术以光电子学为基础,以光电子器件为主体,研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用,适合各种非接触式或非侵入式监测场景。光电探测器作为实现光信号向电信号转化的关键单元,是构成光电传感系统的核心器件之一,尤其在对系统灵敏度、动态范围和谱段响应等方面具有决定性影响。除了光电探测器,光电传感系统通常还结合了光源(例如LED、VCSEL)、光学元件、电子电路等硬件组件,并且越来越多地融合了软件算法,尤其是人工智能(AI)算法,用以增强系统的感知能力、判别能力和适应能力。因此,软硬件一体化协同设计正在成为光电传感系统发展的主流方向。在人体健康监测应用领域,光电传感系统因其非侵入性、高灵敏度和实时监测能力而得到了广泛应用,并处于从传统医院仪器走向可穿戴设备的新阶段,最为常见的可穿戴应用是通过光电容积脉搏波(PPG)方法来监测心率/脉搏率、血氧饱和度等生理指标,并可进一步分析获得卡路里消耗、最大摄氧量及睡眠质量等。
血压是人体的四大生命体征之一,是反映心血管系统功能状况的重要指标。基于光电传感技术的血压监测是近年来智能可穿戴设备与无创生理检测研究的重要方向之一。相较于传统袖带式血压计的机械压力传感方法,光电传感方法具有无袖带、连续性、低功耗、易集成等显著优势,尤其适合于动态血压跟踪、远程健康管理与个性化医疗。用于血压监测的光电传感方法主要利用血流及脉搏波中的光学特征信号,并结合建模算法推出体内血压水平/数值。目前常用的方法为光电容积脉搏波(PPG)——可以采用单通道或多通道方式,在智能手环、智能手表等可穿戴设备中具有较大的应用潜力,其它候选的方法还有光纤布拉格光栅(FBG)、光声弹性成像(PAE)、多模态融合(例如PPG+ECG、PPG+BCG)等。柔性材料和微纳制造技术的进步也助力可穿戴血压监测组件优化升级,例如清华大学开发出柔性超薄光电传感器与电路系统,能够自然贴附在人体皮肤上实现医学意义上的连续血压监测。另外值得关注的是,可穿戴血压监测技术与人工智能算法的融合正掀起心血管监测领域的革命,可为心血管疾病的早期诊断和治疗提供支持,描绘出“无感化”健康管理的发展蓝图。
血糖是指血液中的葡萄糖(通常是血糖浓度的简称),是诊断和判别患者是否有糖尿病的重要指标。科技的持续进步推动着血糖监测方法的不断革新。近年来,具有非侵入性的无创血糖监测产品研发正取得显著进展,其中,基于光电传感技术的无创血糖监测方法引起了可穿戴设备行业的广泛关注,正在步入商业化应用的进程中。与有创/微创血糖监测技术相比,无创血糖监测技术具备“无痛、安全”的显著优势,但在准确性和通用性方面还需努力提升。用于无创血糖监测的光电传感方法主要利用(1)体液(例如血液、组织间质液、汗液、泪液)中葡萄糖的光学特征信号或(2)体内组织的光学参数变化,并结合建模算法推出体内血糖水平/数值。目前常用的方法为近红外吸收光谱(NIRS)、中红外吸收光谱(MIRS)、拉曼光谱(RS),其它候选的方法还有光声光谱(PAS)、荧光光谱(FS)、偏振光旋光(OR)、光学相干断层扫描(OCT)、飞行时间(ToF)、多模态融合等。此外,以机器学习为代表的人工智能正在助力无创血糖监测技术落地,主要体现在提升检测精度、增强个体适应性、加速数据处理与模型优化等方面。
鉴于常态化国民体质监测工作的推进,以及疫情后大众健康意识的转变与提升,麦姆斯咨询本次邀请拥有丰富实践经验的科研学者和技术专家,为大家讲授光电传感技术及健康监测应用,课程内容包括:(1)基于光电传感技术的人体多参数智能监测;(2)面向健康监测的可穿戴微型光电传感平台;(3)葡萄糖光电检测技术及无创血糖监测;(4)基于红外光声光谱的无创血糖监测;(5)基于拉曼光谱的无创血糖监测;(6)基于拉曼光谱的血糖监测专利态势分析;(7)基于光电容积脉搏波(PPG)的人体健康监测;(8)近红外光电容积脉搏波(PPG)传感器及血糖监测应用;(9)基于光电容积脉搏波(PPG)的无创血压监测;(10)微光纤生物医学传感器及健康监测应用;(11)基于光学法的可穿戴汗液传感器及健康监测;(12)基于光化学传感技术的人体健康监测。
本课程主要面向光电传感技术及健康监测应用领域的企业技术人员和管理人员,以及高校及科研院所师生,同时也欢迎其他希望了解光电传感技术及健康监测的非技术背景人员参加,例如销售和市场人员、投融资机构人员、政府管理人员等。
五、课程内容
课程一:基于光电传感技术的人体多参数智能监测
老师:北京航空航天大学 副教授 张光磊(点此查看老师简介)
以光电容积脉搏波(PPG)为代表的光电传感技术,在人体生理参数监测领域中的应用越来越广泛,特别是在可穿戴健康监测设备、智能医疗系统等方面具有重要价值。该技术凭借非侵入性、可连续测量、多生理参数监测等优势,成为智慧健康管理与远程医疗系统的重要支撑。此外,通过引入人工智能(AI)算法对光电传感数据进行深度建模与智能识别,不仅提升了健康监测系统的准确性和自适应性,还扩展了系统的多功能性。因此,人工智能与光电传感技术的深度融合,不仅解决了传统生理参数监测中的数据噪声干扰和个体差异适配问题,更推动了监测系统向智能化、个性化与综合化方向演进。近些年,北京航空航天大学“智能医学实验室”负责人张光磊团队在医疗可穿戴设备方面取得多项成果,研发出无袖带光电血压计、无创血糖仪、人体多参数智能监测仪等设备。本课程首先概述面向健康监测应用的光电传感技术,然后详解基于光电传感技术的无袖带血压测量、无创血糖监测、人体多参数智能监测,最后介绍面向可穿戴设备的自供电无线生理监测系统。
课程提纲:
1. 面向健康监测应用的光电传感技术概述;
2. 基于光电传感技术的无袖带血压测量;
3. 基于光电传感技术的无创血糖监测;
4. 基于光电传感技术的人体多参数智能监测;
5. 面向可穿戴设备的自供电无线生理监测系统。
张光磊,博士,北京航空航天大学生物与医学工程学院副教授,生物医学工程高精尖创新中心研究员、博士生导师。他博士毕业于清华大学生物医学工程专业,曾在美国斯坦福大学医学院从事博士后研究工作,2017年任北京交通大学医学智能研究所副教授、副所长,2018年入职北京航空航天大学生物与医学工程学院,获批北航“医工百人计划”、“青年拔尖人才计划”。他现任IEEE Member、中国生物医学工程学会会员、生物医学光子学分会会员、医学物理分会青年委员、中国图象图形学会会员、中国光学工程学会高级会员。在Nano Energy、IEEE TMI、IEEE TBME、IEEE TCI、IEEE TIM、IEEE TAI、IEEE JBHI、OL、BOE、MP、PMB等期刊上发表八十余篇论文;申请国家发明专利二十余项,获批病理图像AI分析软著一项,“中国专利优秀奖”一项;承担国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等十余项基金项目;在分子影像系统方面,搭建了多模态超分辨荧光分子三维成像系统,可实现近红外I、II区多谱段荧光分子成像,突破了传统成像系统的空间分辨率瓶颈;在医疗可穿戴设备方面,研发了便携式智能心电卡、无袖带光电血压计、人体多参数智能监测仪等设备,并已实现了多项科研成果的转化。
课程二:面向健康监测的可穿戴微型光电传感平台
老师:香港中文大学 教授 赵铌(点此查看老师简介)
随着全球个体化及居家化精准医疗需求的不断增长,可穿戴传感器在过去十年中取得了飞跃式发展,不仅呈现出“性能提升、成本降低”的显著趋势,还能够灵活地集成至各种人体器官表面,实现连续、实时的健康监测。香港中文大学赵铌教授团队在面向可穿戴健康监测应用的柔性光电传感器方面取得了一系列成果,例如基于有机/钙钛矿光电晶体管和无机掺杂LED,研制了基于光电容积脉搏波(PPG)的超薄柔性光电传感器,并应用于心率、脉搏、血压等人体生理信号检测,首次搭建了自供电柔性多波长PGG传感器平台,可以解决运动过程中产生的运动伪影导致采集光电信号数据失真的问题,实现低成本、高精度的持续生命体征监测,以及针对心肺疾病作出预警及分类。此外,赵铌教授团队还在高灵敏度光学探针和单点光谱仪等方面取得进展,并建立了广泛应用于可穿戴传感器的新型生理模型,为广泛推广个体化心血管健康管理提供经济方便的技术平台。本课程首先介绍可穿戴健康监测技术前沿与趋势,然后详解“多波长PPG技术”和“多模态微型压电传感技术”及其应用,接着阐述可穿戴传感技术机遇与挑战,最后针对可穿戴微型光电传感技术进行总结与展望。
课程提纲:
1. 可穿戴健康监测技术前沿与趋势;
2. 基于多波长PPG技术的心血管生理模型与平台设计;
3. 多模态微型压电传感平台及其在心血管监测中的应用;
4. 面向健康监测的可穿戴传感技术机遇与挑战;
5. 可穿戴微型光电传感技术总结与展望。
赵铌,博士,香港中文大学教授、博士生导师。她于2002年获得清华大学材料学学士学位、2004年获得加拿大麦克马斯特大学材料学硕士学位、2008年获得英国剑桥大学物理学博士学位;2008年至2010年期间,作为博士后研究员在美国麻省理工学院工作;2010年12月加入香港中文大学电子工程系,目前担任教授及电子工程学系副系主任。她是英国皇家化学会会士和香港青年科学院院士,并担任Science Advances期刊的副主编,研究方向主要聚焦光电子学和可穿戴传感技术,其学术发表论文的h指数为73。2018年,她因跨领域的杰出表现被选为“全球高被引学者”。近几年连续被美国斯坦福大学评为“全球前2%顶尖科学家”,2024年同时获得了香港研究资助局高级研究学者计划和香港政府“产学研1+”计划的支持。
课程三:葡萄糖光电检测技术及无创血糖监测
老师:西安电子科技大学 教授 吕锐婵(点此查看老师简介)
葡萄糖光电检测技术是一类利用光与葡萄糖相互作用产生的光学信号变化,实现对葡萄糖浓度定量或半定量测量的方法。该技术是实现无创血糖监测的重要手段,具有非接触性、灵敏度高、适于连续监测等优点,已成为现代生物医学传感与智能穿戴设备研究的重要方向。葡萄糖光电检测技术基于两类机制:(1)直接检测法:光与葡萄糖分子直接作用,产生特征吸收/散射/发射信号;(2)间接检测法:葡萄糖参与化学反应,生成新的光学信号或改变原有光学特征。在“汗液”葡萄糖光电检测技术方面,采用的工作机制主要包括比色法、荧光法、表面增强拉曼散射法(SERS)、纳米等离子共振法(LSPR)。2025年,西安电子科技大学吕锐婵教授团队在国际Top期刊Small上发表了利用光子晶体增强稀土发光结合增材制造技术实现汗液葡萄糖检测薄膜的研究论文,展现了基于光电检测技术的实时无创血糖监测的发展潜力。本课程首先概述葡萄糖光电检测技术,然后讲解基于比色法/荧光法的汗液葡萄糖传感器以及便携式无创血糖监测仪,最后进行技术总结与未来展望。
课程提纲:
1. 葡萄糖光电检测技术概述:原理、分类、优劣势;
2. 基于比色法/荧光法的汗液葡萄糖传感器;
3. 基于光子晶体增强稀土荧光的葡萄糖检测技术;
4. 面向体液(汗液)的便携式无创血糖监测仪设计及测试;
5. 基于光电检测的无创血糖监测技术总结与展望。
吕锐婵,博士,西安电子科技大学教授、博士生导师;洪堡学者,省部级人才;高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室副主任,“光电集成制造与智能检测”中心主任。她主持国家自然科学基金(面上、青年C)、省部级(陕西省杰出青年、三秦特殊支持计划、省重点、省普通高校青年杰出人才等)、横向等20余项项目,参与国家重点研发计划、国自然联合基金3项重点项目。她发表SCI论文100篇,引用4200余次,H指数34;其中第一/通讯作者77篇,含中科院分区一区论文27篇,包括InfoMat、Coordin. Chem. Rev.、ACS Nano、Small、Chem. Eng. J.、Sensor Actuat. B、Renew. Sust. Energ. Rev.、Chinese J. Cata.、Analy. Chem.、Comput. Biol. Med.、Opt. Lett.、J Phys. Chem. Lett.等顶刊、封面论文12篇,ESI高被引论文6篇,授权专利、软著等20余项。她现任中国稀土学会发光专业委员会委员,中国机械工程学会机械设计分会青年委员,中国光学学会生物医学光子学专委会青年委员等;获陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖2项(二等奖第一;一等奖第二)、徐叙瑢发光学优秀青年学术论文奖、华为火花奖等。
课程四:基于红外光声光谱的无创血糖监测
老师:电子科技大学 副教授 杨立峰(点此查看老师简介)
随着全球糖尿病患者数量的持续上升,血糖监测已成为慢性病管理中的关键环节。目前主流的血糖监测方法多依赖于指尖采血等侵入性手段,这给患者带来生理不适与痛感。因此,开发一种无创、便携、经济且能够实现连续动态监测的血糖监测技术,已成为临床与市场的迫切需求。在各种新兴的无创血糖监测方法中,光声光谱法(PAS)利用光能到声能的多级转化机制,具有较强的抗散射干扰能力、对微量血糖变化的高灵敏响应能力,以及适中的组织穿透深度,有效弥补了传统光学检测方法在复杂生物组织中存在的局限性。光声光谱法(PAS)是一种基于光声效应的分析检测技术,通过测量物质对调制光辐射吸收后所产生的声波信号,间接反映其成分浓度和物理特性。该方法实现了从光能到热能再到机械声波的能量转化过程,具有高灵敏度、非接触和适合多种物质分析的优势。根据所采用的光源波长,光声光谱法主要分为“近红外”和“中红外”两大类。在无创血糖监测等生物医学应用中,近红外光声光谱法具有较强的组织穿透能力和较高的系统可集成性;中红外光声光谱法则在葡萄糖特征吸收波段具有更高的分子选择性,被视为提高检测特异性与灵敏度的重要手段。在实际应用中,研究人员可以结合两者优势,采用多波长融合策略提升系统性能。本课程首先概述无创血糖技术及发展简史,然后阐述基于红外光声光谱的血糖监测工作原理、关键技术及系统设计,最后进行技术总结与应用展望。
课程提纲:
1. 无创血糖技术概述与发展简史;
2. 基于红外光声光谱的血糖监测原理;
3. 基于红外光声光谱的血糖监测关键技术与及算法;
4. 基于红外连续光声光谱的无创血糖监测系统设计;
5. 光声光谱无创血糖监测技术总结与展望(可穿戴应用)。
杨立峰,博士,电子科技大学光电科学与工程学院副教授、硕士生导师,中国宇航协会会员,四川省海外高层次留学人才,电子科技大学智能机械与光电工程实验室主任,电子科技大学光电成像与机器视觉团队负责人,山东省金斗物联网研究院副院长,加拿大多伦多大学访问学者。他主要从事光声成像和光声医学检测方面的研究,作为主要研究人员,先后承担和参与了包括973子项目、863项目、国家自然科学基金等项目在内累计十多项,在学术刊物上发表研究论文30余篇,申请专利40余项,授权16项,2016年12月获得“四川省海外高层次留学人才”称号。
课程五:基于拉曼光谱的无创血糖监测
老师:西北大学 副教授 王爽(点此查看老师简介)
拉曼光谱是一种指纹式、具有分子结构特异性的非弹性散射光谱。当单色光源照射到样本后,入射光和被测物分子发生碰撞会发生拉曼散射和瑞利散射(弹性散射),两种散射的频率差(拉曼频移)与被碰撞分子的振动频率和所处能级有关,因此拉曼频移可以表征分子振动能级和转动能级,可以应用于分子结构研究。此外,拉曼光谱中的峰值强度正比于激发区域内被激发的分子键个数,从而可以得到分子的种类与浓度信息。基于拉曼光谱的血糖监测是指通过分析血液或者其它样本的拉曼光谱数据,提取与葡萄糖、糖化血红蛋白等生物标志物相关的特征信息并获得其浓度,最终实现血糖水平/浓度监测,以用于健康监测及疾病诊断等。以谷歌(Google)、三星(Samsung)、苹果(Apple)为代表的科技巨头正在研发相关技术和布局专利,有望推动大众化的无创血糖监测产品量产落地。本课程综述拉曼光谱在无创血糖监测中的研究进展,讲解无创血糖多模光谱融合监测技术,并展望无创血糖光学监测技术趋势。
课程提纲:
1. 拉曼光谱及其数据分析方法原理;
2. 拉曼光谱在无创血糖监测中的研究进展;
3. 本团队在无创血糖拉曼光谱监测技术研究中的进展;
4. 无创血糖多模光谱融合监测技术研究进展;
5. 无创血糖光学监测技术总结与展望
王爽,博士,西北大学副教授、博士生导师。他主要从事生物医学光子学领域的研究工作,包括无标记快速拉曼光谱生物医学检测系统与数据分析方法、多模态显微光学成像技术与仪器研制、无标记光学影像与光谱融合分析技术研究等。他承担国家自然科学基金专项、陕西省重点研发计划项目等8项省部级以上纵向课题,以及来源于企业的多项横向课题(到款额480余万元)。他已发表SCI检索论文40余篇,授权发明专利4项,入选陕西省青年高校杰出人才。
课程六:基于拉曼光谱的血糖监测专利态势分析
老师:麦姆斯咨询 行业研究员 史红健(点此查看老师简介)
科技的持续进步推动着血糖监测方法的不断革新。近年来,具有非侵入性的“无创”血糖监测技术和产品的研发正取得显著进展,其中,基于拉曼光谱的无创血糖监测技术引起了学术界和产业界的广泛关注。以谷歌(Google)、三星(Samsung)、苹果(Apple)等为代表的科技巨头和以RSP Systems、GlucoActive、BioSpex、Apollon、澍源智能、近观科技、港湾之星等为代表的创业公司竞相研发相关技术和布局专利,正在推动基于拉曼光谱的血糖监测产品量产并将其引入大众市场。在全球无创血糖监测技术和产业快速发展之际,麦姆斯咨询基于全球专利检索数据库,对基于拉曼光谱的血糖监测专利展开检索与分析,在此基础上总结其研发历程与技术现状,深入剖析其全球及中国专利发展现状及趋势,挖掘该领域的领导厂商、新进厂商和科研机构并梳理其专利布局方向;此外,麦姆斯咨询还通过对苹果在无创血糖监测领域的专利和产业信息进行解读与梳理,探讨苹果无创血糖监测技术发展路线及相关产业布局情况,从而为相关从业人员的技术调研、产品创新、产学研合作提供有意义的参考资料。
课程提纲:
1. 基于拉曼光谱的血糖监测技术概述;
2. 基于拉曼光谱的血糖监测全球专利分析;
3. 基于拉曼光谱的血糖监测中国专利分析;
4. 基于拉曼光谱的血糖监测领域典型厂商及科研机构专利分析;
5. 苹果在无创血糖监测领域的发明专利与产业布局分析。
史红健,博士,麦姆斯咨询行业研究员,主要开展MEMS和传感器领域的期刊文献和专利的检索与分析工作。他博士毕业于东南大学,曾在同济大学航空航天与力学学院担任博士后、讲师,新加坡国立大学机械工程系担任研究工程师,从事MEMS动态性能测试、光学测试方法等方面的研究工作。科研期间,他曾获得中国国家自然科学基金青年基金项目、中国博士后科学基金面上二等资助、同济大学青年优秀人才培养行动计划。
课程七:基于光电容积脉搏波(PPG)的人体健康监测
老师:西南大学 教授 张远(点此查看老师简介)
光电容积脉搏波(Photoplethysmography,简称PPG)是一种基于光学检测血流变化的非侵入式生理信号检测技术,其信号包含周期性脉搏波(AC成分)与背景组织信息(DC成分),可从中提取多种健康相关生理指标,广泛应用于心率、血氧饱和度(SpO₂)、呼吸频率、血压估计等生命体征监测,尤其在可穿戴设备和移动健康(mHealth)领域中具有重要地位。PPG传感器的核心组件是光源和光电探测器。其中,光源可采用LED或激光器,波长可选择红光、绿光或近红外光;光电探测器可采用光电二极管(PD)或雪崩光电二极管(APD)。根据光源与光电探测器的相对位置,PPG传感器可分为两种类型:反射式和透射式。反射式PPG原理:光源照射组织,光电探测器接收组织表面的反射光,通过分析反射光的变化来分析血液流动,通常应用于手腕、前臂等组织;透射式PPG原理:光源从一侧穿透组织,到达另一侧被光电探测器接收,通过分析透射光的变化来分析血液流动,通常应用于指尖、耳垂等组织。本课程从PPG基础知识出发,重点讲解基于PPG的人体健康监测技术,涉及心率/脉搏率、血氧饱和度、血压、血糖、睡眠。
课程提纲:
1. 光电容积脉搏波(PPG)技术概述;
2. 基于PPG的心率/脉搏率监测;
3. 基于PPG的血氧饱和度监测;
4. 基于PPG的血压监测;
5. 基于PPG的血糖监测;
6. 基于PPG的睡眠监测。
张远,博士,西南大学电子信息工程学院教授、博士生导师,研究领域为医学数据分析和智能感知计算,主要研究方向是“智能睡眠健康”和“生理指标检测”。2026 IEEE Fellow提名候选人,入选2024年科技部“中国-新西兰科学家交流计划”,IEEE EMBS Wearable Biomedical Sensors and Systems Technical Committee委员,IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics、IEEE Reviews in Biomedical Engineering、IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology、Internet of Things等期刊编辑;中国工程院咨询专家,IEEE/ACM/中国生物医学工程学会/中国人工智能学会高级会员,中国人工智能学会CAAI智慧医疗专委会常委,香山科学会议“面向睡眠健康的智能感知与计算”发起人和执行主席,6次参加和主持香山科学会议,2022中国生物医学工程大会主动睡眠健康分会场主席(首届);国家重点研发计划、NSFC项目等函评、会评专家,多个国家级科技项目指南编制专家;主持NSFC、科技部项目等15项。
课程八:近红外光电容积脉搏波(PPG)传感器及血糖监测应用
老师:暨南大学 教授 谢伟广(点此查看老师简介)
近红外光电容积脉搏波(PPG)传感器作为一种无创的生理参数检测技术,近年来在可穿戴健康监测和医疗诊断领域中获得广泛关注,在心率、血氧、血压甚至血糖监测方面的研究进展显著。在连续无创血糖监测方面,基于PPG的光学法仍处于早期探索阶段,主要用于识别和追踪血糖水平的变化趋势,而非提供绝对数值精度,因此,其更适合于健康人群或低风险患者的日常血糖管理需求,可作为传统电化学法的有益补充。展望未来,通过传感器改进、多波长融合、人体组织光学建模及校准、人工智能算法优化、多模态融合等多条技术路线并行推进,有可能在准确性方面实现突破。2024年,暨南大学谢伟广教授团队面向无创血糖监测应用开发了高灵敏度钙钛矿PPG传感器。该传感器在近红外光下具有5.32 × 10¹² Jones的高探测率和204 dB的大线性动态范围(LDR),保证了从PPG信号中准确提取11个特征,通过结合机器学习算法,实现了血糖水平的准确预测,平均绝对相对差(MARD)小至2.48%。本课程首先概述无创血糖监测技术,然后详解近红外PPG传感器关键技术及无创血糖监测应用,最后进行技术总结并展望未来趋势。
课程提纲:
1. 无创血糖监测技术概述;
2. 近红外PPG传感器设计、制造、测试;
3. 基于新型探测器的近红外PPG传感器;
4. 基于PPG传感器的无创血糖监测;
5. 近红外PPG传感器技术总结与未来展望。
谢伟广,博士,暨南大学物理学系教授、物理实验中心主任。他博士毕业于中山大学物理系,师从许宁生院士,长期从事光电材料及其原型器件研发,重点研究并调控界面的原子/离子/缺陷的运动及光电响应特性,先后在Advanced Materials、ACS Nano、Advanced Energy Materials、Applied Physics Letters等期刊发表SCI论文80多篇,论文多次被Nature等权威期刊引用报道;申请国家发明专利4项,授权3项;主持国家自然科学基金面上项目、青年项目各1项;担任广东省真空学会理事、广东省分析测试协会表面分析专业委员会委员;2016年获中国分析测试协会科学技术(CAIA)奖一等奖(排名第二),2014年获高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖(排名第七)。
课程九:基于光电容积脉搏波(PPG)的无创血压监测
老师:江西中医药大学 副教授 余瑛(点此查看老师简介)
血压是指血液在血管内流动时作用于单位面积血管壁的侧压力,即压强。血压监测具有十分重要的医学与公共健康意义,尤其在慢性病防控、心脑血管疾病预警、健康管理与精准医疗等多个层面都发挥着关键作用。从早期的人工血压计到电子自动血压计,再到如今的可穿戴血压监测设备,血压监测技术正经历着从传统人工测量到数字智能测量、从单一指标到多参数综合监测的技术演变。常规的动态血压监测可以通过听诊法或示波法定期测量血压实现,但其存在一定的局限性,包括血压测量的不连续性和袖带反复充气给人体带来的不适。结合光电容积脉搏波(PPG)、心电图(ECG)与可穿戴技术则可以实现无袖带连续血压监测,这不仅提升了用户体验,而且使血压管理更加日常化和智能化,已经显示出巨大的市场应用前景。为此,以三星(Samsung)、OPPO、Aktiia、CardiacSense等为代表的国内外企业竞相研发无创血压监测技术并布局相关专利,积极推动可穿戴血压监测产品量产落地。本课程从血压监测的临床意义出发,介绍血压监测方法及PPG理论背景与技术原理,阐述利用PPG进行血压监测的具体流程,总结基于PPG的无创血压监测技术研究进展、技术挑战与未来展望。
课程提纲:
1. 血压监测的临床意义及血压监测方法(甄选适合可穿戴连续血压监测的方法);
2. 基于光电容积脉搏波(PPG)的血压监测原理:光学基础与生理机制;血压估算的核心数学模型;
3. PPG信号处理全流程解析:信号采集系统设计;预处理技术;特征提取方法;
4. 基于PPG的无创血压监测技术研究进展:技术演进里程碑;当前研究热点;临床验证突破;
5. 基于PPG的无创血压监测技术挑战与未来展望:现存技术瓶颈;前沿探索方向。
余瑛,博士,江西中医药大学计算机学院医疗电子实验中心主任、副教授、硕士生导师。他2013年从上海交通大学生物医学工程专业获得博士学位,2006年从华东交通大学获得硕士学位,1999年从杭州电子工业学院应用电子专业毕业。他主要研究方向为健康大数据与人工智能、计算机应用技术。近五年来,以第一作者或通讯作者身份共计发表学术论文13篇,6篇EI,3篇ISTP,中文核心期刊论文4篇;主持完成省级自然科学基金项目1项,参与国家自然科学基金面上项目1项,主持完成省教改课题1项,主持完成江西省教育厅科学技术研究项目1项,参与完成厅级课题1项;软件著作权7项,获得发明专利2项,其中1项为第1发明人,1项为第7发明人;参编国家卫生和计划生育委员会“十三五”规划教材配套教材1部;指导学生参加科技竞赛获得国家级奖7项、省级奖7项。
课程十:微光纤生物医学传感器及健康监测应用
老师:暨南大学 副研究员 孙立朋(点此查看老师简介)
微光纤(Optical Microfiber)可以通过将现有的传统光纤拉成锥形或从材料中拉线来制成,直径可达微米甚至纳米级别。随着微光纤直径的减小,波导附近的倏逝场逐渐增大,同时导致表面场的增强。微光纤生物医学传感器利用其直径远小于入射光波长所带来的强倏逝场特性,通过微光纤外包层的倏逝波与环境中待测物质相互作用,在微光纤表面修饰具有高度选择性的生物识别分子可实现对特定目标分子的特异性识别。微光纤生物医学传感器由于具有光学高灵敏性、小巧尺寸、可柔性弯曲等特点,能够提供一种在体原位健康监测的手段,并逐渐成为生物医学领域的一项革命性技术。集成到可穿戴设备中的微光纤生物医学传感器在健康监测应用中展现出多种潜力:不仅可以持续跟踪心率、血压、脉搏波形、心音、心肌收缩力、呼吸频率、呼吸暂停等重要生理参数,还可以评估关节运动、肌肉活动、体温、皮肤振动和声音。通过提供全面和实时的健康数据,微光纤生物医学传感器促进了个性化的健康管理、早期疾病检测和预防、儿童生长跟踪和睡眠质量评估。本课程首先概述微光纤生物医学传感器基本原理及分类,然后详解微光纤生物医学传感器设计与制造,以及其在疾病标志物检测和柔性可穿戴健康监测方面的应用,最后总结面临的技术挑战并展望未来的发展机遇。
课程提纲:
1. 微光纤生物医学传感器概述;
2. 微光纤生物医学传感器设计与制造;
3. 基于微光纤生物医学传感器的疾病标志物检测;
4. 基于微光纤生物医学传感器的柔性可穿戴健康监测;
5. 微光纤生物医学传感器未来展望与挑战。
孙立朋,博士,暨南大学光子技术研究院副研究员、博士生导师,主要从事光纤器件和光纤生化传感等课题的研究。他主持国家自然科学基金面上项目等5项,以核心人员参与国家自然科学基金重点项目等多项。在Advanced Materials、Advanced Science、ACS Nano、Nano Letters、Chemical Engineering Journal、Advanced Optical Materials、Photonics Research、Optics Letters、Optics Express等学术期刊上发表论文70余篇。他的相关工作曾获OFS、EWOFS、APOS、OFS-China和ICOCN等国际会议最佳论文奖等奖项。
课程十一:基于光学法的可穿戴汗液传感器及健康监测
老师:西安工程大学 副教授 陈东圳(点此查看老师简介)
近年来,可穿戴生物传感器的研究与应用取得了显著进展。此类传感器通过分析人体体液(例如汗液、唾液、泪液、尿液)中所含的生物标志物(例如葡萄糖、乳酸、尿酸、Na⁺、K⁺),实现对个体健康状态的实时监测。在各种体液中,汗液作为一种非侵入性、易于采集的生物流体,因其能够反映人体的代谢水平、电解质平衡及疾病相关生理指标,正逐渐成为可穿戴生物传感技术研究的核心对象。根据工作原理,可穿戴汗液传感器主要分为电化学法和光学法两大类。其中,光学法利用汗液中目标物质引起的光学响应变化(例如荧光、颜色、散射)进行检测,可通过人眼观察或机器采集并进行图像/光谱分析等方式完成读出。相比电化学法,光学法具有可视化输出、多物质识别、抗电磁干扰性强等优点。可穿戴汗液传感器未来发展趋势包括多模态传感融合、人工智能辅助数据分析、柔性微流控技术集成等。本课程首先讲解可穿戴汗液传感器基础知识,然后针对三种光学法(荧光法、比色法、SERS)综述研究进展,最后展望可穿戴汗液传感器在人体健康监测方面的应用。
课程提纲:
1. 可穿戴汗液传感器概述:定义、分类、应用及意义;
2. 可穿戴汗液传感器方法:光学法 vs. 电化学法;
3. 基于荧光法的可穿戴汗液传感器研究进展;
4. 基于比色法的可穿戴汗液传感器研究进展;
5. 基于表面增强拉曼散射法(SERS)的可穿戴汗液传感器研究进展;
6. 可穿戴汗液传感器在人体健康监测方面的应用展望。
陈东圳,博士,西安工程大学材料工程学院副教授。他博士毕业于西安交通大学金属材料强度国家重点实验和生物医学工程教育部重点实验室(联合培养);先后主持教育部“春晖计划”国际合作科研项目、“纺织之光”基础研究项目、陕西省自然科学基金、西安市科技计划项目、陕西省教育厅自然科学专项项目、西安市碑林区科技计划项目多项。他的主要研究领域包括:柔性可穿戴式生物分子及生物应力传感器设计及帕金森病检测应用;高性能纤维表面金属涂镀制备及应用。他以第一作者或通讯作者在Nano Energy、Analytical Chemistry、ACS Applied Materials &Interfaces(封面论文)、Nano Research(封面论文)、Analyst、Transactions of Nonferrous Metals Society of China等国际著名期刊上发表论文多篇;授权第一发明人专利12项。
课程十二:基于光化学传感技术的人体健康监测
老师:四川大学 教授 姜楠(点此查看老师简介)
健康监测是掌握人体身体状况、预防疾病发生的关键环节,而人体生理生化指标的精准检测则是健康监测的核心支撑。这些指标犹如人体健康的“晴雨表”,细微变化都可能反映出身体潜在的健康问题。光化学传感技术是一类基于光与物质相互作用原理,通过检测被分析物与光信号之间的反应变化来实现目标物质识别与定量分析的方法。光化学传感技术凭借高灵敏度与出色的分子选择性在人体健康监测领域脱颖而出,现已广泛应用于电解质、温度、pH、溶解氧等多种人体生理生化指标的检测,在连续血糖监测领域更展现出独特的优势。近年来,研究人员基于荧光、磷光、结构色及化学发光等光化学响应机制,构建了多样的葡萄糖识别探针体系,能在汗液、泪液、组织液等体液中精准感知血糖浓度。部分成果已成功融入穿戴式设备或植入式健康监测系统,兼具良好的灵敏度、选择性与现场监测能力。光化学传感技术通过精准捕捉生物标志物变化,为便捷高效的人体健康管理提供了新路径,有助于更全面地评估人体健康状况。本课程将从光化学传感技术概述切入,深入剖析传感原理与系统集成策略,聚焦其在血糖、电解质等生物标志物监测方面的前沿研究与应用趋势。
课程提纲:
1. 面向人体健康监测应用的光化学传感技术概述;
2. 基于光化学传感技术的疾病监测基本原理;
3. 基于光化学传感技术的体外检测应用(以血糖、电解质监测为主要示例);
4. 基于光化学传感技术的穿戴式健康监测系统(以血糖、电解质监测为主要示例);
5. 基于光化学传感技术的植入式健康监测系统(以血糖、电解质监测为主要示例)。
姜楠,博士,教授、博士生导师,国家海外高层次青年人才、四川省特聘青年科技人才,国际先进材料学会会士,教育部、科技部、国家留学基金委、国家自然科学基金、中国博士后基金和省市科技项目评审专家,四川大学“双百”人才,曾在哈佛大学、帝国理工学院和斯坦福大学从事研究和访问。现就职于四川大学华西基础医学与法医学院,任学院教授委员会、学位评定委员会分委会委员、“生物打印与医用传感”研究室负责人,中国生物材料学会材料生物力学与力学生物学分会委员,中国生物医学工程学会青年工作委员会委员、生物医学传感技术分会青年委员。近年来发表高水平论文73篇,其中在PNAS、Matter、Adv. Mater.(2篇)、Adv. Funct. Mater.(5篇)、Trend Biotechnol、ACS Nano、Adv. Sci.、Biosens. Bioelectron.(5篇)等国际期刊上发表第一作者和通讯作者论文45篇,其中影响因子大于10共23篇,期刊封面论文5篇、ESI高被引论文1篇、热点论文1篇,被引用4400余次,H指数36,授权国家发明专利8项、美国发明专利1项,成果转化1项。美国CNN、哈佛大学Harvard Gazette、麻省理工科技评论DeepTech、英国BBC网站等十余家国际主流媒体报道。她荣获国际可穿戴计算顶级会议(ISWC)“Honorable Mentions”奖、国际先进材料学会(IAAM)“Young Scientist Medal”奖、哈佛医学院“Excellence in Innovation”奖、四川大学“优秀科研人才”奖、四川大学“先进个人”、四川大学“巾帼建功立业先进个人”荣誉称号;入围中国科协青年论坛人民生命健康分论坛;担任Advanced Devices & Instrumentation期刊编委、Sensors期刊编委、The Innovation期刊青年编委、Advanced Fiber Materials期刊青年编委、Biosensors期刊专题编辑、Micromachines期刊客座编辑,并兼任Sci. Transl. Med.、Adv. Mater、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、ACS Nano、ACS Cent. Sci.等40余本国际权威期刊通讯审稿人;主持国家自然科学基金、省基金等9项。
六、培训报名及培训赞助咨询
报名咨询:请发送电子邮件至PENGLin@MEMSConsulting.com,邮件题目格式为:报名+光电传感技术及健康监测应用+单位简称+人数。
培训赞助:请致电联系彭女士(17368357393),或麦姆斯咨询固话(0510-83481111)。
麦姆斯咨询
联系人:彭女士
电话:17368357393
E-mail:PENGLin@MEMSConsulting.com