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中国科学院苏州生物医药工程技术研究所技术成果分享(二)

时间:2024-05-28 09:05来源:太仓市科技局访问量:
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1.微创手术穿刺针遥控引导机器人

成果介绍:

通过精确定位技术、被动臂技术,研究实现穿刺机器人快速移动到进针点,通过远端虚拟运动机构(RCM机构)技术实现进针点固定不变的机器人姿态调整;通过远程控制系统医生可以在手术室外操作微创手术穿刺针遥控机器人;精确进针技术实现精确定位之后穿刺路径与规划路径的吻合。该系统可辅助和部分替代医生完成微创穿刺手术,能够提高手术精度和安全性,使手术建立在更精确、更稳定、程序化和标准化的基础上,能够减轻患者的痛苦,减少人为和经验因素的影响,避免医生放射性辐射伤害,减轻医生劳动强度以及对经验医师的依赖,促进相关手术的推广应用。

成熟度:

小试、原型样机

技术指标:

1.机械臂自由度数:6个;

2.穿刺针定位精度:±1mm;

3.穿刺针姿态角调整精度:+0.5mm。

2.自闭症儿童虚拟现实康复训练CAVE系统

成果介绍:

该成果应用虚拟现实(VR)技术对孤独症(自闭症)儿童进行社交适应和情感表达训练。基于多投影虚拟现实技术,旨在提供一个逼真的、沉浸的、情景化的、安全的以及可控的教育教学环境。为自闭症儿童提供生活中遇到的各种虚拟社交情景,孩子可以足不出户,在康复师的指导下完成社交能力、行为能力、语言能力和情感交流的阶梯式康复训练课程,避免孩子过早直接面对现实社会时可能产生的对抗、恐惧、尴尬和危险情况。

成熟度:

完成原理验证

技术指标:

功能包括:场景训练、面部识别、动作捕捉和心理教育等。

3.智能膀胱监护仪

成果介绍:

该成果主要用于插管患者的膀胱内压监测、膀胱功能训练与恢复、膀胱功能疾病的诊断。本项目的核心技术:(1)开发了高精度高灵敏度的采集调理电路,相对传统中心监护仪,能够快速、精准的检测患者膀胱内压变化。(2)开发了配套无线传输和APP软件系统,从而实现远程智能操作,大大减少护理工作量。(3)基于人工智能算法设计智能训练方案和辅助诊断评估,保障患者膀胱功能。(4)低功耗、便于携带,满足出行要求。

成熟度:

中试、工程样机

技术指标:

1.实时膀胱内压监测,精度:1~2mmhg;

2.智能排放;

3.辅助诊断。

4.便携式心理与认知能力测评系统

成果介绍:

便携式心理与认知能力测评系统,简称PVT检测仪,主要用于睡眠健康与认知能力测评,通过匹兹堡睡眠质量指数测评,焦虑自评量表、抑郁自评量表、心境状态量表等40余种心理健康测评,及视警觉性测试警觉测试(PVT)等10余种认知能力测试,评估相关行业人员的心理、睡眠、认知与压力应对能力,进一步提升一体化睡眠觉醒与认知功能的实时监控与评估技术水平。

成熟度:

生产、实际产品

技术指标:

1.基于PDA和电脑双终端模式下多种睡眠健康心理测评;2.量表与认知能力有机结合的测评系统;

3.软件布置数据库,具备大量数据管理功能,便于数据归档管理;

4.量表及认知测试支持定制服务;

5.C/S系统架构,支持30台PDA同时接入,便于个体或团体测试;

6.PDA和电脑终端数据包采用无线高级加密认证等安全措施,保证数据安全准确;

7.便携式箱体设计,满足公路、铁路、水路、航空运输的要求。

5.全自动精密注射水光仪

成果介绍:

国内巨大的水光注射市场长期被国外品牌垄断,反观国产品牌质量较差,尚未形成可替代国外品牌的先进产品。项目研究建立了虑及阻尼时变工况下的高精度注射控制系统集成化、高适应的负压调节止血技术。基于多级PID闭环位置控制控制算法技术形成反馈调节控制。研究了基于负压控制和流体分析理论,阐明术后漏液机理,提出消除注射器内压、降低负压腔与注射器压强差的技术。项目开发实现了整机集成,准确负压控制,精密微量注射,便捷人机交互的整机装备。整体具备触屏人机交互,设计多功能选择,速度、注射量、数据存储等多种功能可调节。

成熟度:

中试、工程样机

技术指标:

1.工作电压:DC12V;

2.真空压:620mmHg±10%;

3.外形尺寸:30cmX25cmX12cm;

4.重量:2.5kg;

5.单次注射精度:0.0083ml;

6.进针深度:0.1mm;

7.负压档位:10档可调;

8.注射模式:5种;

9.注射次数:10-120次;

10.针管型号:1-5ml;

11.注射速度:快、中、慢。

6.智能止鼾呼吸面罩

成果介绍:

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)严重影响患者的心脑血管健康和社会功能。目前,持续气道正压治疗(CPAP)是OSAHS的首选方法,通过向患者的上呼吸道提供恒定的正压气流,维持呼吸通畅。然而,传统的CPAP呼吸机存在体积大、携带不便、舒适度低等问题,导致患者的依从性不高,治疗效果不理想,家用止鼾呼吸机的推广进入瓶颈期。本项目联合齐鲁医院呼吸科专家团队进行临床验证,旨在克服家用止鼾呼吸机便携性和舒适性不足的问题,在超小的机身内实现双水平供气模式,提供更加个性化、智能化、舒适化的治疗体验。本项目在有限空间内实现了双水平供气模式,可根据患者的呼吸状态自动调节吸气和呼气压力,使之适应患者的生理需求,减少气道阻力,降低二氧化碳积累。为了实现双水平供气模式,本项目开发了呼吸动作识别算法,能够有效来滤除风机供气的于扰,提高患者呼吸状态的识别率,提升患者呼吸舒适度。基于物联网技术实现了远程监测、个性化调节以及数据分析等功能,进一步提升使用体验和治疗效果。

成熟度:

中试、工程样机

技术指标:

1.供气模式:CPCP、S;

2.气道正压范围:0~20cmH2O;

3.压力精度:0.1cmH2O;

4.供气流量:0~200SLM;

5.裸机重量:600g;

6.数据记录:WiFi上传、TF卡存储;

7.机身尺寸:160X80X70;

8.供气模式:单水平、双水平;

9.海波补偿:0~2000m;

10.工作电压:100~240V通用电源;

11.延迟升压:0~120分钟。

7.多参数心理评估系统

成果介绍:

基于多维生理信号协同感知的便携多元心理状态评估系统是通过采集多种生理和行为指标综合评估被试者生理状态及认知情绪的设备开发项目,项目综合运用了智能可穿戴传感、数据挖掘和人工智能、物联网、3D打印等现代信息科学技术。该系统包括五个协同感知采集和分析模块,分别为眼动、脑电、心电、情绪、量表模块,各模块基于同一时间基线协同采集被试者的生理指标,并进行特征独立或融合分析,给出判断心理状态的参照依据。

成熟度:

小试、原型样机

技术指标:

单项测试(包括佩戴调节采集模块)总时长低30min,增加了四项生理指标维度显示,采集模块识别生理信号时长低于500ms,脑电仪及表情采集、眼动采集调试时长低于2min。通过智能卡识别或用户身份证等方式,用户基础数据录入的时间低于2s,软件启动时长低于1s。采集模块能够快速识别生理信号,调试过程时间低于3分钟。眼动模块采样频率60Hz,空间分辨率0.1RMS,跟踪恢复时间小于50ms。采用1080P高清200万图像传感器,确保高质量的信号获取。脑电放置14个EEG传感器,采样频率256Hz,12小时连续使用。通过蓝牙通信技术,系统可以稳定地传输采集到的数据,并可以在数据采集结束后迅速生成可视化报告,包括图表和图像展示等,报告生成时间低于5s。设备的重量在5000克以内,外形尺寸为358x380x58mm。软件可存储至少100小时的连续采集数据。软件界面的响应时间在200毫秒以内。设备触摸屏的触控定位误差低于0.5毫米,用户可以准确地进行各种手势操作。设备存储单元的容量达到256GB,可以存储超过50000次心理评估记录。设备支持快速的数据传输,设备数据传输速度达到每秒100Mbps。

8.智慧居家养老整体解决方案

成果介绍:

围绕政府养老、社会化养老和老年人应急救援等需求,运用“互联网+”思维、先进的信息化、智能化技术手段,建立起养老大数据平台,实现科技养老和智慧养老,构建了“互联网+居家养老”信息化系统,研发了全套家庭养老床位系统:非接触式睡眠体征监测仪、无线智能网关、紧急呼叫器、尿湿报警器、门磁/水浸/红外/燃气/烟感等安防设备、语音视频通话产品及其他创新类智能产品等,让老年人在家养老成为可能,解决了养老问题的痛点和难点。

成熟度:

生产、实际产品

技术指标:

1.实时心率检测范围40~120,准确率99%;

2.实时呼吸检测范围8~30,准确率99%;

3.体动、在床、离床检测准确度99%。

9.创面湿化氧疗仪

成果介绍:

烧伤创面湿化氧疗仪是一款具有氧疗、超声波雾化药物导入、冷疗、热疗及保干功能的便携式、易操作、易维护的多功能创面治疗设备。该设备适用于烧伤、压疮、糖尿病足等患者的临床治疗及后续康复护理,为医生提供高科技产品,对患者的康复具有深远意义。

成熟度:

小试、原型样机

技术指标:

1.氧气浓度不高于35%,独立氧源;

2.可调节湿化温度:低温10℃~16℃,高温32℃~40℃;

3.雾化面罩贴合人体曲线,面积:>20cm×20cm;

4.面罩距离患者面部连续可调;

5.整机噪声试验:正常工作时≤50dB(A计权);

6.超声频率:2.4MHz士10%;

7.最大雾化率:>400cc/Hrs;

8.使用环境温度范围:5°C~40°C,相对湿度:80%;

9.超温保护:60℃;

10.连续工作时间:交流电源供电时,连续工作4小时以上直流电源供电时,连续工作1小时以上。

10.动静态平衡训练与评估系统

成果介绍:

动静态训练与评估系统利用三维动态平台的主动改变,促使人体的平衡姿势的动态适应,达到增强本体感觉、激发核心力量的提高、提升平衡能力、改善协调能力等综合训练效果。由站立架、运动平台和具有视、听觉刺激回馈的训练评估软件三部分组成。系统通过硬件配置可实现动、静态两种训练与评估模式,其中包含11种训练项目和7种评估项目。产品结合趣味性游戏,实现各个情景模式下的个性化训练和评估,最大程度地帮助患者有效恢复身体平衡功能。

成熟度:

完成原理验证

技术指标:

1.动平台训练系统技术指标:俯仰、滚动;

2.运动范围:±10°精度0.1°;

3.方向角运动范围:±15°,精度0.1°;

4.转动最高速度:50/sec(相当于8r/min);

5.站立架训练系统技术指标:360°全方位倾斜可调,实现倾斜范围0°~6、0°~11°。

11.基于多肽的靶向近红外荧光造影剂和化疗药物

成果介绍:

在肝癌切除手术中区分肝癌和硬化结节是临床中函待解决的问题。目前ICG在肝癌切除手术中应用广泛,但ICG不是分子水平意义上的靶向探针。小分子多肽作为靶向基团的新药研发目前成为热点,基于多肽的靶向近红外荧光探针越来越得到研究者的关注,其产业化将成为趋势。SP94是通过噬菌体展示选择的靶向HCC的多肽,包含12个氨基酸,序列为SFSII-HTPILPL。SP94特异性结合在肝癌细胞膜上过表达的78kDa葡萄糖调节蛋白(GRP78)受体,是肝癌细胞的理想靶向基团。最近研究表明,73%的HCC患者表现出GRP78的高表达,对于靶向而言重要的是,GRP78在肝癌细胞表面过度表达,但在正常肝细胞中不过度表达,并且与肿瘤增殖、侵袭和转移相关。

本项目与上海复旦大学附属中山医院合作,设计了一系列基于SP94的靶向近红外荧光探针,SP94-1、SP94-2和SP94-3是这一系列靶向探针的代表。在探针设计过程中,创新点主要包括多肽的环化和引入白蛋白结合基团。目的为:1增加多肽的稳定性,提高多肽与靶点的亲和性:2改善PK/PD性质:3利用EPR效应加强靶向探针在肿瘤中的停留时间;4为专利申请提供必要的创新性基础。从靶向造影剂扩展到靶向治疗药物,在初步动物实验中显示了改善的治疗效果。

成熟度:

完成原理验证

12.睡眠体征监测产品的评估装置

成果介绍:

目前市场上所有睡眠体征监测产品(智能床垫)都是通过检测人体心跳和呼吸所产生的躯体微小震动(BCG/SCG)来工作的,如果想评估智能床垫的准确性、可靠性等指标,就需要有可控的标准振动源作为智能床垫的输入;

该评估装置通过模拟人体静息状态下BCG/SCG震动信号,作为可标定标准输入用来对睡眠体征监测产品(智能床垫)进行功能和性能测试与量化评估。

评估装置包含4个功能模块:1模拟BCG/SCG和呼吸的震动源;2模拟体重分布的静态压力;3震动源与被测试产品接触点的压力检测;4被测试产品传感器的采样值输出。

成熟度:

小试、原型样机

技术指标:

1.各功能模块支持时间同步;

2.振动源支持频率和幅度可调节;

3.支持可视化操作,包括启动、停止、告警、设置等功能;

4.震动源支持波形可编辑,包括三角信号、阶跃信号和标准BCG/SCG信号。

13.零负荷睡眠体征监测系统

成果介绍:

该产品是一种基于BCG/SCG信号测量与分析的设备,由三部分构成:BCG/SCG采集垫(智能床垫),云端数据处理软件,前端应用软件。

支持心率、呼吸率、睡眠结构、动态连续血压等多个指标的监测。

成熟度:

小试、原型样机

技术指标:

1.心率检测范围:40~120次/分钟;

2.心率误差(与医用PSG对比):≤±3次/分钟;

3.心率更新周期:3秒;

4.呼吸率检测范围:6~35次/分钟;

5.呼吸率误差范围(与医用PSG对比):≤±2次/分钟;

6.呼吸率更新周期:5秒;

7.离床响应时间:≤10秒;

8.离床告警误报率:≤5%。

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