數(shù)百萬人使用智能手表來測量心率和檢測睡眠。目前,創(chuàng)新型的光電傳感器提高了智能手表的性能,賦予智能手表疾病監(jiān)測的功能,在疾病早期甚至發(fā)病之前就檢測出潛在的健康問題。
有了新一代傳感器和算法,設備制造商可以將健康監(jiān)測技術提升到一個全新的高度。智能手表不僅能測量脈搏,還能測量血壓以及很多其他重要體征,例如心率、體溫、血氧飽和度。終極目標是使這些可穿戴設備能更快地確定突發(fā)疾病,從而起到預防作用,而非發(fā)病后再救治。
全球行業(yè)分析師公司(Global Industry Analysts Inc.)預計,移動醫(yī)療設備的銷量將從2021年的181億美元增長到2026年的389億美元1。目前,艾邁斯歐司朗正支持大大小小各類玩家進入這一市場,研發(fā)新的數(shù)字健康應用。艾邁斯歐司朗在光發(fā)射和光學傳感技術領域廣泛提供創(chuàng)新型組合式解決方案,并從自身出發(fā),努力打造一套完整的光學體系,使所有單個器件都能夠完美契合。
無論是可穿戴設備、皮膚貼片,或是數(shù)字化的特殊配件,它們的功能都從根本上給健康領域帶來變化。舉個例子,病人們可以提早發(fā)現(xiàn)自己是否糖分攝入過高,是否應該改變飲食習慣;心臟病患者也能更輕松地在日常生活中監(jiān)測治療效果;智能算法可以提醒我們一些指標是否達到臨界值,還能利用數(shù)百萬數(shù)據(jù)在疫情發(fā)生前監(jiān)測病毒的爆發(fā)。有了這些設備,數(shù)百萬人都有望避免嚴重疾病的侵擾。不僅如此,健康醫(yī)療體系還能節(jié)省數(shù)十億美元,延長每個人的壽命。
精準的微型傳感器有重要價值
為下一代可穿戴設備開發(fā)新型傳感器,挑戰(zhàn)不小。計步器和睡眠監(jiān)測設備都曾屬于健康類產(chǎn)品,而現(xiàn)在,這些設備都與健康診斷掛鉤,并將進入醫(yī)療級可穿戴設備領域。這就要求這些設備更精準,達到醫(yī)療設備的要求,并得到相關權威機構的官方許可。
設備制造商可能希望通過一種設備就能獲取更多身體信息,比如智能手表或手環(huán)。很多技術可用于體征檢測,比如利用電信號可以測量心電圖或進行皮膚電傳導,利用特定波長的光可以測量心率變異性和血氧量:
綠光通過傳導進入皮膚,在皮膚中散射并被血液部分吸收。發(fā)射出來的光一小部分被散射回光電二極管,并經(jīng)由復雜的集成電路進行檢測。血容量隨心率變化,因而光和光電二極管信號的吸收也相應地跟隨心率產(chǎn)生變化。這個原理被稱為光電容積描記法(Photoplethysmography),簡稱PPG。
此外,血紅蛋白分子的吸收取決于它們能否接觸到氧氣。通過測量紅光和紅外光的PPG信號就可以得到血氧量數(shù)值。
開發(fā)人員認為,從數(shù)據(jù)中可以得到很多信息。如果能熟練地分析PPG信號,就可以從中得出血壓值。高血壓容易導致中風和心臟病發(fā)作,但是現(xiàn)在很少能長時間精準監(jiān)測。一般情況下,患者必須將血壓計袖帶綁在手臂上,這不僅讓很多人覺得不舒服,還會因為測量時的情緒波動導致結果誤差。佩戴智能手表就能避免這些問題,手表中的光學傳感器方便用戶在不經(jīng)意間完成全天候的測量。
艾邁斯歐司朗認為,LED和光學傳感器技術可以為更健康的生活提供必要的支持。我們的團隊致力于研發(fā)更高效的LED、更靈敏的光電二極管和高性能的AFE(模擬前端),從而提高信號質量,幫助用戶檢測PPG,PTT,血壓,SpO2等體征信息。這些設備功耗更低,滿足高頻繁測量需求的同時也不會縮短電池壽命。
小身型,大可能
光以不同的方式與皮膚相互作用,特別是與特定分子相互作用。基于這樣的原理,便可通過幾種不同方式來測量更多有趣的參數(shù),無需侵入皮膚就可以非常便利地進行血液分析。存在靈活、經(jīng)濟且操作簡單的方法可以解決問題,但這些方法過去只能用在實驗室和醫(yī)療實踐中,如果想將這些方法普及化,還需要克服一些技術上的挑戰(zhàn)。艾邁斯歐司朗的開發(fā)者們正致力于實現(xiàn)這樣的目標。
艾邁斯歐司朗的愿景是,通過對顛覆性創(chuàng)新的大膽投資和持續(xù)性轉型,成為光學解決方案領域無可爭議的領導者,從而在臨床診斷、生命體征監(jiān)測和溫度監(jiān)測等方面實現(xiàn)最高效益和增長。
作者簡介:
馬庫斯·阿爾茲伯格博士
馬庫斯是艾邁斯歐司朗生命體征監(jiān)測應用業(yè)務部總監(jiān)。他在光電學方面擁有深厚的技術背景,在各種應用方面都有豐富的經(jīng)驗。他熱衷于了解客戶需求,善于利用領先的光電技術解決方案來滿足這些需求。
原文標題:可穿戴健康監(jiān)測實現(xiàn)醫(yī)療級精準?高性能光感了解下!
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審核編輯:湯梓紅
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