【導讀】這些趨勢正在模糊醫療設備和消費級設備間的界限。如今,即使是個(gè)人用戶(hù)也可以借助智能手表、活動(dòng)追蹤手環(huán)、智能戒指,甚至是耳塞等設備,來(lái)監測血壓、心率和睡眠質(zhì)量等反映自身健康和生活方式的關(guān)鍵指標。
與此同時(shí),醫療機構也在醫院和門(mén)診場(chǎng)景采用數字化醫療模式,無(wú)需醫護人員介入,即可實(shí)現對患者的持續自動(dòng)監測。智能皮膚貼片、手環(huán)等可穿戴設備能夠持續將患者數據同步至中央系統,由人工智能(AI)算法和其他軟件工具對這些數據進(jìn)行監控。當監測到需要人工干預時(shí),系統會(huì )自動(dòng)通知醫療專(zhuān)家。
新興的個(gè)人健康監測技術(shù)為何在醫療場(chǎng)景和日常生活中越來(lái)越受到青睞?為了準確回答這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,我們首先需要理解三個(gè)全球性趨勢:
如今,幾乎人手一部智能手機,這等于隨身攜帶了一臺高性能計算機、一個(gè)全天候運行的智能醫療傳感器中心,還有一塊顯示屏。
發(fā)達工業(yè)國家的人口正在迅速老齡化,而老年群體的疾病發(fā)病率較高。與此同時(shí),年輕人也比過(guò)去更加關(guān)注如何延長(cháng)健康壽命。這些人群以及服務(wù)他們的醫務(wù)人員可以利用新技術(shù)來(lái)優(yōu)化生活方式,合理調控運動(dòng)、飲食、睡眠和壓力等關(guān)鍵因素,幫助他們作出更健康的生活選擇。
如摩爾定律所預言,半導體技術(shù)不斷進(jìn)步,使得用于計算和傳感的電子設備體積更小、性能更強、成本更低、功耗更低。這意味著(zhù)原本只能在昂貴醫療設備中使用的醫療傳感器,現在可以集成到價(jià)格合理的便攜式或可穿戴設備中。
這些趨勢正在模糊醫療設備和消費級設備間的界限。如今,即使是個(gè)人用戶(hù)也可以借助智能手表、活動(dòng)追蹤手環(huán)、智能戒指,甚至是耳塞等設備,來(lái)監測血壓、心率和睡眠質(zhì)量等反映自身健康和生活方式的關(guān)鍵指標。
與此同時(shí),醫療機構也在醫院和門(mén)診場(chǎng)景采用數字化醫療模式,無(wú)需醫護人員介入,即可實(shí)現對患者的持續自動(dòng)監測。智能皮膚貼片、手環(huán)等可穿戴設備能夠持續將患者數據同步至中央系統,由人工智能(AI)算法和其他軟件工具對這些數據進(jìn)行監控。當監測到需要人工干預時(shí),系統會(huì )自動(dòng)通知醫療專(zhuān)家。
核心體溫:一項重要的診斷指標
得益于傳感器技術(shù)的進(jìn)步,消費級可穿戴設備已經(jīng)在多項生命體征測量上實(shí)現了接近醫療級的質(zhì)量,包括血壓、心率和血氧飽和度。
然而,核心體溫這一生命體征所提供的信息對于某些診斷和監測也至關(guān)重要,甚至不可或缺。例如,核心體溫是判斷女性生育周期狀態(tài)、壓力水平以及睡眠質(zhì)量的精確指標。它還能在發(fā)燒或敗血癥發(fā)作時(shí),發(fā)出可能挽救生命的預警信號。
在醫療領(lǐng)域之外,核心體溫監測也被用于優(yōu)化訓練耐力運動(dòng)員,幫助他們提高訓練效果,并避免身體過(guò)度疲勞。
在艾邁斯歐司朗的傳感器產(chǎn)品組合中,一款此前鮮為人知的產(chǎn)品如今正成為行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn),并迅速占領(lǐng)市場(chǎng),賦能新一代消費級和醫療級可穿戴設備進(jìn)行核心體溫測量。
例如,AS6221數字溫度傳感器就是公司數十年來(lái)在設計和制造超精確混合信號半導體方面專(zhuān)業(yè)積累和知識產(chǎn)權的結晶。憑借艾邁斯歐司朗獨樹(shù)一幟的技術(shù),這款溫度傳感器契合了新型核心體溫監測設備制造商的要求:與同類(lèi)產(chǎn)品相比,AS6221更精確、更小巧、更節能,是推動(dòng)個(gè)人健康監測技術(shù)邁向新高度的“幕后英雄”。
AS6221:專(zhuān)為體溫測量?jì)?yōu)化
高級溫度測量技術(shù)的優(yōu)勢在于其精確度。AS6221在-40°C至125°C工作范圍內的最大測量誤差為±0.3°C,這一表現相當令人印象深刻。然而,其獨特之處在于測量精度專(zhuān)門(mén)針對醫療應用進(jìn)行了優(yōu)化:人體正常體溫約為37°C,因此,在-25°C至55°C范圍內的測量精度得到優(yōu)化,最大誤差降至±0.10°C,而在20°C至42°C范圍內,誤差更是僅為±0.09°C。
如此高的精確度對于開(kāi)發(fā)新一代核心體溫監測系統至關(guān)重要,譬如我們合作伙伴greenteg的CALERA?傳感器技術(shù)。傳統測量核心體溫通常需要插入侵入式探針或吞服昂貴的電子藥丸,而本產(chǎn)品的工作原理并不是直接測量核心體溫,而是通過(guò)復雜的算法,從皮膚表面的熱通量計算出核心體溫值。
在將皮膚溫度的直接測量值轉換為核心體溫的間接計算值的過(guò)程中,會(huì )存在一定的固有誤差。而且皮膚溫度測量中的任何誤差在轉換為核心體溫時(shí)都會(huì )被放大。
因此,整合了諸如CALERA?傳感器技術(shù)的此類(lèi)產(chǎn)品在測量皮膚溫度時(shí),便需要盡可能提高精確度。這正是AS6221溫度傳感器±0.09°C最大誤差的價(jià)值所在。此外,尺寸也是一個(gè)重要因素,元器件必須適合用于皮膚貼片和其他便攜式設備。
圖:運動(dòng)員手腕上佩戴有整合了greenteg的CALERA?傳感器技術(shù)的艾邁斯歐司朗生命體征監測產(chǎn)品的(VSM)參考設計
超精確溫度測量技術(shù)的多領(lǐng)域應用
這一示例表明,溫度測量在專(zhuān)業(yè)級和消費級醫療監測設備以及輔助耐力運動(dòng)員優(yōu)化訓練的體育裝備中都扮演著(zhù)關(guān)鍵角色,但其用途遠不止于此。
例如,消防員佩戴的安全裝備需要具備監測體溫的功能,在消防員面臨過(guò)熱危險時(shí)發(fā)出警報。在世界上最炎熱的地區,例如中東,高熱癥,即身體危險過(guò)熱,是一種嚴重的風(fēng)險。如今全球氣候危機導致平均氣溫不斷上升,這種風(fēng)險也日益增加。將智能手表或手環(huán)與應用軟件結合,可以提供一種可靠的風(fēng)險解決方案:在佩戴者處于危險狀態(tài)時(shí),軟件可以及時(shí)向緊急服務(wù)機構或其親人發(fā)出警報。
精確的溫度測量結果也可以在其他醫療應用中發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如,通過(guò)皮膚貼片測量血糖水平酶需要準確的溫度數據,以對傳感器的測量輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)校準。溫度傳感器還可以用于透析機、輸血設備或胰島素泵中,確保血液或胰島素在輸入靜脈前被加熱至患者體溫。
在這些以及其他眾多應用場(chǎng)景中,超高的測量精度具有巨大的價(jià)值——尤其是在人體溫度范圍內,精確測量技術(shù)正成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
(文章來(lái)源:艾邁斯歐司朗,作者簡(jiǎn)介:Andreas Zenz,擔任BAS產(chǎn)品線(xiàn)負責人,負責艾邁斯歐司朗的溫度傳感器和高級模擬傳感器。Sebastian Bauer,艾邁斯歐司朗高級模擬傳感器業(yè)務(wù)線(xiàn)總監兼市場(chǎng)負責人。Florian Lex,艾邁斯歐司朗集成光學(xué)解決方案產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理,在生命體征監測解決方案領(lǐng)域擁有深厚的專(zhuān)業(yè)知識。)
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