光电传感器在医疗级可穿戴设备领域的应用

数百万人使用智能手表来测量心率和检测睡眠。目前，创新型的光电传感器提高了智能手表的性能，赋予智能手表疾病监测的功能，在疾病早期甚至发病之前就检测出潜在的健康问题。

有了新一代传感器和算法，设备制造商可以将健康监测技术提升到一个全新的高度。智能手表不仅能测量脉搏，还能测量血压以及很多其他重要体征，例如心率、体温、血氧饱和度。终极目标是使这些可穿戴设备能更快地确定突发疾病，从而起到预防作用，而非发病后再救治。

全球行业分析师公司(Global Industry Analysts Inc.)预计，移动医疗设备的销量将从2021年的181亿美元增长到2026年的389亿美元1。目前，艾迈斯欧司朗正支持大大小小各类玩家进入这一市场，研发新的数字健康应用。艾迈斯欧司朗在光发射和光学传感技术领域广泛提供创新型组合式解决方案，并从自身出发，努力打造一套完整的光学体系，使所有单个器件都能够完美契合。

无论是可穿戴设备、皮肤贴片，或是数字化的特殊配件，它们的功能都从根本上给健康领域带来变化。举个例子，病人们可以提早发现自己是否糖分摄入过高，是否应该改变饮食习惯;心脏病患者也能更轻松地在日常生活中监测治疗效果;智能算法可以提醒我们一些指标是否达到临界值，还能利用数百万数据在疫情发生前监测病毒的爆发。有了这些设备，数百万人都有望避免严重疾病的侵扰。不仅如此，健康医疗体系还能节省数十亿美元，延长每个人的寿命。

精准的微型传感器有重要价值

为下一代可穿戴设备开发新型传感器，挑战不小。计步器和睡眠监测设备都曾属于健康类产品，而现在，这些设备都与健康诊断挂钩，并将进入医疗级可穿戴设备领域。这就要求这些设备更精准，达到医疗设备的要求，并得到相关权威机构的官方许可。

设备制造商可能希望通过一种设备就能获取更多身体信息，比如智能手表或手环。很多技术可用于体征检测，比如利用电信号可以测量心电图或进行皮肤电传导，利用特定波长的光可以测量心率变异性和血氧量：

绿光通过传导进入皮肤，在皮肤中散射并被血液部分吸收。发射出来的光一小部分被散射回光电二极管，并经由复杂的集成电路进行检测。血容量随心率变化，因而光和光电二极管信号的吸收也相应地跟随心率产生变化。这个原理被称为光电容积描记法(Photoplethysmography)，简称PPG。

此外，血红蛋白分子的吸收取决于它们能否接触到氧气。通过测量红光和红外光的PPG信号就可以得到血氧量数值。

开发人员认为，从数据中可以得到很多信息。如果能熟练地分析PPG信号，就可以从中得出血压值。高血压容易导致中风和心脏病发作，但是现在很少能长时间精准监测。一般情况下，患者必须将血压计袖带绑在手臂上，这不仅让很多人觉得不舒服，还会因为测量时的情绪波动导致结果误差。佩戴智能手表就能避免这些问题，手表中的光学传感器方便用户在不经意间完成全天候的测量。

艾迈斯欧司朗认为，LED和光学传感器技术可以为更健康的生活提供必要的支持。我们的团队致力于研发更高效的LED、更灵敏的光电二极管和高性能的AFE(模拟前端)，从而提高信号质量，帮助用户检测PPG，PTT，血压，SpO2等体征信息。这些设备功耗更低，满足高频繁测量需求的同时也不会缩短电池寿命。

小身型，大可能

光以不同的方式与皮肤相互作用，特别是与特定分子相互作用。基于这样的原理，便可通过几种不同方式来测量更多有趣的参数，无需侵入皮肤就可以非常便利地进行血液分析。存在灵活、经济且操作简单的方法可以解决问题，但这些方法过去只能用在实验室和医疗实践中，如果想将这些方法普及化，还需要克服一些技术上的挑战。艾迈斯欧司朗的开发者们正致力于实现这样的目标。

艾迈斯欧司朗的愿景是，通过对颠覆性创新的大胆投资和持续性转型，成为光学解决方案领域无可争议的领导者，从而在临床诊断、生命体征监测和温度监测等方面实现最高效益和增长。

作者简介：

马库斯·阿尔兹伯格博士

马库斯是艾迈斯欧司朗生命体征监测应用业务部总监。他在光电学方面拥有深厚的技术背景，在各种应用方面都有丰富的经验。他热衷于了解客户需求，善于利用领先的光电技术解决方案来满足这些需求。

原文标题：可穿戴健康监测实现医疗级精准?高性能光感了解下!

文章出处：【微信公众号：艾迈斯欧司朗】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

审核编辑：汤梓红