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【从有创到无创】我们如何让0.1mm的传感器读懂小动物血压信号?

来源:上海玉研科学仪器有限公司 更新时间:2025-04-08 18:30:14 阅读量:314
导读:在动物生理研究中,精准、高效的血压监测是揭示生命奥秘的关键环节。智能无创血压计是一款专为实验动物设计的智能无创血压计,采用光电传感+尾部血流阻断法的创新测量原理...

凌晨三点的动物房,通风管道发出低频嗡鸣。


实验员小张又一次按下止血钳,金属齿尖刺入大鼠颈部皮肤。他太熟悉这个场景了——碘伏棉球擦拭、分离颈动脉、插入PE导管……动作精准如手术机器人。但今天,他的手指突然停顿在半空。


“第三只了。”记录本上潦草的字迹被咖啡渍晕染,“术后感染率上升,长期存活率几乎为0。”玻璃窗外,笼内待测动物焦躁地啃咬笼门,颈部的结痂随着晃动折射出暗红色。


这是全球80%实验室仍在沿用的有创测压法:通过外科手术植入导管并连接到压力传感器,让动物成为“活体数据线”。我们获得了血压曲线,却永远失去了它们自然行为状态下的真实生理反应。


“我们当然知道这样测量的弊端。”某高校每周一次的组会上,PI敲着投影幕布上的实验数据表格,“但精度与伦理的天平,真的能平衡吗?”


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此刻,在另一处的玉研仪器研发中心,650nm波长的红光透过尾套传感器,在示波器上折射出幽蓝的波形,这是团队独创的红光穿透式光电传感系统——利用血红蛋白对特定波长的高吸收特性,在0.5mm厚的皮毛下精准捕捉动脉搏动。显示屏上的波形突然扭曲——大鼠扭动身体,动物身体的位移叠加在传感器上产生了干扰。


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“失败第37次。”实验记录本上落下新的一笔,“但这次,我们在噪声里听见了答案。”


当传统监测方式困在“精度越高伤害越大”的魔咒中,这枚比指甲盖还小的传感器,究竟如何穿透0.5mm的皮毛与伦理困境,读懂生命最本真的信号?





智能无创血压计:动物生理监测的革新之作


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  • 动物福利保障:无需手术植入导管,避免感染风险,测量过程零创伤;

  • 长期监测能力:支持清醒动物自由活动状态下的重复测量,适合长期实验;

  • 数据质量提升:通过智能算法消除运动伪影,测量精度媲美有创方法




传感器革命:从「传统光电」到「红光传感」的升级

01
光源技术突破
  • 波长优化:将传统红外光升级为红光,血红蛋白光线吸收率大幅提升,信号强度增加;

  • 光路设计:封闭式单向光束测量,抗环境光干扰能力大幅提升


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02
机械结构创新
  • 柔性硅胶套:超薄透光柔性硅胶套,实现全充气过程内压力动态调节;

  • 快速装鼠筒:抽拉式底板衔接传感器和固定器,方便快速固定动物,无需螺钉和锁扣,固定动物方便


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算法突围:从「原始信号」到「纯净波形」的蜕变

01
运动伪影消除
  • 双重滤波机制:通过动态基线校正和高频噪声抑制算法,有效滤除动物运动及呼吸干扰;

  • 波形保真技术:采用智能算法,优先保证信号准确性,波形优化算法无需人工干预自动进行高效降噪


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02
信号质量实证

与金标准设备对比,滤波后生理信号有强相关性



技术融合:四大创新突破实验效率边界

01
解决方案


02
技术深度解析


多通道同步测量系统
  • 硬件架构:采用分布式架构,支持9通道原始数据并行处理,同步测量互不影响 ;

  • 应用场景:支持多笼位同步监测(最多9通道),适用于群体药理实验、模型筛选等大规模研究


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纯黑亚克力固定器
  • 材料特性:原料亚克力透光率>92%,抗冲击强度强;

  • 暗室效应:特殊环保涂料达成全光谱吸光,适应啮齿类动物趋暗特性;

  • 动物福利:符合3R原则(替代、减少、优化),支持非麻醉状态下的清醒动物测量


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主机集成化设计
  • 一体化突破:主机内置动物恒温舱、鼠尾套、光电传感器及鼠固定器,桌面更整洁;

  • 智能交互:计算机集成软件同时控制多通道,软件操作逻辑清晰合理;

  • 扩展能力:预留扩展接口,可扩展多通道测量模块


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低温预热技术
  • 快速预热:电热丝加热实现25℃→32℃升温仅需90秒,较半导体加热模块提速20%以上;

  • 环境适应:宽温工作范围,支持各种条件下的实验场景



三大升级矩阵:突破传统监测范式

01

伦理升级:让生命研究更有温度

3R原则:实现动物实验"替代-减少-优化"三维度突破

  • 替代:兼容大小鼠等大范围体重动物,尽可能减少动物使用;

  • 减少:智能算法优化实验设计,数据准确性提高,动物使用量较传统方案大幅降低;

  • 优化:预热温度低,减少动物应激反应,同时可实时预览评估动物状态

02
精度升级:挑战进口设备霸权
  • 光电传感革命:搭载新一代双波长光电传感器,通红光光源探测技术,实现血管充盈度的纳米级感知;

  • 血流动力学建模:独创的尾部血流动态补偿算法,将血管直径微小的变化转化为可量化的光吸收信号波动,进而分析动物脉搏;

  • 自适应滤波算法:运动伪影识别率大幅提升,支持清醒动物自由活动状态下的精准测量,不惧动物活动

03
效率升级:重塑实验周期经济学
  • 9通道同步采集:突破传统设备单通道测量限制,支持9通道生理信号并行采集,单次实验可同步监测9只实验对象的核心生理指标;

  • 智能温控加速适应:恒温保温仓实现动物保温,通过热对流实现动物温度梯度升温,动物和加热模块不直接接触,减少动物应激,最快10分钟内可完成单只动物血压测量,单次测试时长不超过10s



应用场景拓展:从「实验室」到「临床前研究」

01
技术应用场景升级
  • 基础研究:高血压模型构建、药物筛选;

  • 临床前研究:药效学评价、毒理学研究;

  • 教学演示:实时波形展示,手动打标模式帮助理解血压波动原理


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科研价值延伸:从工具到战略伙伴


"这是近五年最令我惊喜的国产设备"——某高校PI评价道:"它真正实现了从'参数收集器'到'科研战略伙伴'的跨越。在高血压模型实验中,设备测量的血压数据比进口设备提前5分钟,并且准确度非常高,这种性能优势对实际研究价值巨大。"


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用户在试用玉研仪器无创血压计




结语:开启动物血压测量新纪元

在生命科学探索的征途中,每一次技术革新都是对未知世界的温柔叩问。玉研仪器精心打造的智能无创血压计,不仅重新定义了动物生理监测的精度边界,更以动物福利为核心构建实验新范式——当复杂的操作流演变为智能的交互体验,实验动物不再是沉默的「研究工具」,而是成为科研叙事中值得尊重的生命伙伴。


从实验室到临床转化,从基础机制到新药研发,玉研无创血压计将为心血管研究、药效学评价等领域注入强劲动力。如果您正在寻找既能提升实验效率又能践行伦理标准的实验动物血压解决方案,欢迎联系我们获取更多技术资料,共同见证科技如何赋予生命研究更多可能。



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自研核心,铸就非凡实力

,作为业内领先的科研设备制造商,自2010年成立以来15年始终秉承创新驱动发展,自研铸就精品”的核心理念,致力于科学仪器的自主研发与生产,目前产品线覆盖实验动物饲养、生理信号采集、神经科学研究等多个科研及应用领域,不仅在常规仪器上不断优化升级,更勇于探索前沿技术,推出了一系列具有自主知识产权的高端科学仪器。


公司研发人员占比40%,拥有传感器、芯片设计、核心算法等科学家团队,在产品落地与运营,市场与学术推广,综合产品方案设计与应用等方面均有专业的团队提供支持,公司拥有可覆盖全国的服务点,技术服务能力强大,客户涵盖清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、中国科学院大学、四川大学华西医院、北部战区总医院等国内外一流研究机构、医院。




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