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穿戴式近红外光谱脑功能成像系统

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2026-07-28 16:59:48

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 陈晓瑜 | 2026-07-28 16:59:48

穿戴式近红外光谱脑功能成像系统是一套轻量化、无创、可移动式脑功能实时监测设备,针对传统功能性脑成像设备体积庞大、环境依赖性强、检测姿态受限、无法自然场景采集等痛点,构建柔性穿戴、高适配、高稳定性的脑血氧信号采集与分析体系,实现自然状态下大脑皮层活动的动态监测。系统采用近红外光谱检测技术原理,依托优化的光源探测器布局与柔性佩戴结构,适配不同头型佩戴需求,具备轻量化、低束缚、高适配的使用优势。设备可实时采集大脑皮层血氧浓度变化信号,结合自主研发的信号去噪、运动伪迹去除、基线校正算法,有效提升复杂场景下数据采集精度与稳定性,解决传统设备无法适配日常活动检测的技术难题。系统配套智能化数据分析平台,支持脑功能状态量化分析、时序波形展示、数据分类统计与结果可视化输出,可精准识别专注、疲劳、情绪波动等脑功能状态变化。突破传统实验室封闭检测局限,适用于教学科研、心理评估、脑认知研究、作业状态监测等多种自然场景。成果有效拓宽脑功能成像技术的应用边界,为脑认知科学研究、神经状态评估、人机交互研发提供便携式高精度技术装备,具备突出的科研应用价值与广阔的产业化推广前景。

突破了传统核磁、固定式近红外脑成像设备体积庞大、场景固化、运动受限、造价高昂等技术瓶颈,聚焦自然场景下无创脑功能动态监测需求,形成轻量化、高稳定、可移动的脑成像创新解决方案,多项核心技术具备显著差异化优势。设备采用柔性穿戴一体化设计,优化光源与探测电极布局,适配各类人群头型结构,佩戴轻便贴合、束缚感低,彻底打破传统设备仅能固定坐姿检测的局限,支持人体自然活动状态下的脑信号采集,极大拓宽检测场景范围。依托优化的光学检测架构与自主降噪算法,可有效抑制运动伪迹、环境光照及电磁干扰,大幅提升复杂场景下脑血氧信号采集的精准度与稳定性。系统集成实时信号解析与智能分析模块,可动态捕捉大脑皮层血氧浓度变化,量化识别认知专注、疲劳倦怠、情绪波动、脑力负荷等脑功能状态,实现数据可视化展示、自动分析与结果输出。设备成本可控、部署便捷、无需专业场地,操作门槛远低于传统大型脑成像设备。成果适配脑科学科研、心理状态评估、教育认知训练、作业脑力监测等多元场景,有效解决民用、通用场景高精度脑功能检测的行业空白,推动高端脑成像技术轻量化、民用化、普及化落地,具备极强的技术创新性与产业化推广价值。

穿戴式近红外光谱脑功能成像系统针对传统脑成像设备体积庞大、造价昂贵、场景受限、无法动态监测的行业痛点,打造轻量化、可穿戴、高适配、低成本的民用脑功能检测装备。成果契合脑科学普及、智慧教育、心理健康监测、人机交互产业发展趋势,技术成熟度高、落地性强,产业化路径清晰,具备广阔的市场空间与应用前景。

产业化采用“技术迭代优化、工程化定型、场景试点验证、规模化推广”的阶梯式落地模式。依托高校科研团队持续优化光学采集架构、降噪算法与脑功能解析模型,不断提升信号精度与系统稳定性,夯实核心技术优势。联合合作科技企业完成硬件结构标准化优化、嵌入式系统调试、软件平台升级与产品合规定型,打磨可量产、可复用的标准化产品方案。同时完善设备运维、技术培训、数据服务体系,构建完整的产业化运营闭环。

系统应用场景覆盖多领域民用与科研赛道。科研领域,可替代传统大型脑成像设备,为高校、科研院所脑认知研究提供低成本、可移动式实验设备,支持自然场景下脑功能动态数据采集,大幅降低科研实验门槛。教育领域,可用于学生学习状态、脑力负荷、专注度动态监测,为个性化教学与学习效能评估提供客观数据支撑。

心理健康与职业监测领域,能够实时捕捉情绪波动、脑力疲劳、认知负荷状态,适用于心理咨询评估、特殊岗位作业状态监测、职业疲劳预警。当前国内穿戴式脑功能监测设备市场处于快速增长阶段,高精度、轻量化、普适性的近红外脑成像产品供给稀缺,市场替代空间巨大。

成果有效打破高端脑成像技术的设备壁垒与场景限制,推动专业脑科学技术从实验室走向民用常态化场景,带动光电传感、智能信号分析、脑健康监测等上下游产业协同发展,助力脑机智能与大健康产业提质升级,具备极高的产业化价值与市场推广潜力。

研发团队为一支深耕脑认知工程、光电检测、信号处理与智能系统开发的跨学科科研队伍,成员专业覆盖生物医学工程、光学传感、嵌入式开发、脑科学与智能算法等领域,学科结构完善、技术互补性强,具备高端脑机设备研发与工程化落地的综合能力。团队核心成员长期专注近红外脑成像技术、微弱生理信号采集、运动伪迹抑制与穿戴式智能设备研发,积累了丰富的光学系统设计、硬件集成调试、算法优化与场景验证经验。团队熟悉国内外脑成像设备技术壁垒,精准把握民用轻量化脑监测设备的发展趋势,具备扎实的理论积淀与工程实践能力。研发过程中,团队围绕高精度光学探测、柔性穿戴结构优化、多噪声抑制、脑血氧信号解析等关键难点开展集中攻关,完成硬件架构设计、算法模型迭代、系统联调与功能验证,实现设备高精度、高稳定性、轻量化的技术突破。团队分工清晰、协同高效,严格遵循科研规范与产品落地标准,保障系统性能稳定、场景适配性强。团队具备从基础研究、技术创新到产品定型、场景推广的全链条研发转化能力,持续推进高端脑成像技术民用化、普及化发展,为穿戴式脑功能成像系统的产业化应用提供坚实的技术与人才支撑。

穿戴式近红外光谱脑功能成像系统产业化落地后,可形成显著的产业技术效益、经济效益与社会效益,有效破解传统脑成像设备应用局限,推动国内轻量化脑功能检测与脑机智能产业高质量发展。

产业技术效益层面,突破传统核磁、固定式近红外设备体积大、造价高、场景受限、无法动态监测的技术瓶颈,形成柔性穿戴、高精度、抗干扰、可自然场景采集的脑血氧检测技术体系。依托自主优化的光学探测结构与智能降噪算法,解决运动伪迹、环境干扰等行业难题,实现自然活动状态下大脑皮层功能的精准量化评估。完善民用穿戴式脑成像工程化技术链条,打破高端脑检测设备的技术垄断与应用壁垒,填补轻量化、可普及脑功能监测产品的市场技术空白,推动脑科学检测技术向便携化、民用化、智能化迭代升级。

经济效益层面,产品具备高性价比、场景适配广、部署门槛低等优势,可面向高校科研、智慧教育、心理健康服务、职业健康监测等多领域批量落地。构建硬件设备销售、软件系统运维、科研数据服务、行业定制方案的多元盈利模式,持续稳定产出产业经济效益。同时带动光电传感、嵌入式硬件研发、智能信号处理、脑健康大数据服务等上下游产业协同发展,丰富脑机接口与智慧大健康产业细分赛道,培育新兴产业增长点,助力智能穿戴产业数字化、高端化转型升级。

社会效益层面,大幅降低脑科学研究与认知监测的设备准入门槛,为高校、科研机构基础脑科学研究提供普惠性实验装备,助力脑科学领域人才培育与科研创新。可广泛应用于青少年学习状态监测、心理情绪评估、职业脑力负荷预警等场景,为个性化教育、心理健康干预、岗位安全生产提供科学数据支撑。有效提升全民脑健康常态化监测能力,降低心理与认知相关问题的发生风险,减轻社会公共健康服务压力,具备良好的民生赋能与社会公益价值。

穿戴式近红外光谱脑功能成像系统依托产学研协同创新机制,结合设备技术属性与行业应用特点,采用核心技术迭代升级、企业工程化落地、场景示范应用与技术服务赋能相结合的多元化转化模式,实现科研成果从原型技术向标准化产品、市场化服务的高效转化。

依托科研团队开展核心技术持续迭代转化。聚焦近红外光学探测、柔性穿戴结构优化、运动伪迹抑制、脑血氧信号解析与智能建模等关键技术,持续开展技术攻关与性能优化。依托大量实验数据完成算法迭代、参数校准与精度提升,构建稳定成熟的多维度脑功能检测技术体系,补齐传统脑成像设备场景受限、抗干扰能力弱、难以移动式检测的技术短板,为成果产业化落地提供核心技术支撑。

依托合作科技企业实现工程化与产业化落地转化。企业全面承接系统核心技术成果,开展产品工程化升级与标准化定型。完成硬件结构优化、光电模块调试、整机轻量化适配、系统兼容性改造与安全性能测试,实现设备量产化升级。同步完善配套软件平台,优化数据采集、分析、可视化与导出功能,建立标准化生产、质量管控与产品迭代体系,完成科研原型向商用化产品的完整转化。

通过场景示范牵引规模化市场转化。优先在高校科研、智慧教育、心理健康测评、职业健康监测等领域开展试点应用,打磨产品功能与实操流程,形成标准化应用方案与落地案例。依托试点应用积累成熟运营经验,持续优化产品适配性与用户体验,逐步向教育机构、科研院所、康养单位、企业安全监测场景规模化推广。

以技术服务延伸成果价值,构建“硬件销售+系统运维+技术培训+定制化数据分析”的一体化转化体系,持续释放技术成果效能,推动轻量化、可穿戴脑功能成像技术的普及化、规范化产业发展。