《電子技術(shù)應(yīng)用》
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看清穿戴醫(yī)療終極目標(biāo)

2015-11-26

  隨著云服務(wù),、智能器件網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進(jìn)步,,無論誰都可以在短時(shí)間內(nèi)并且廉價(jià)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的時(shí)代已經(jīng)到來,。所有產(chǎn)業(yè)都在創(chuàng)新、速度,、全球化以及智能等方面慢慢開始著變革,,這次變革被稱為第4次產(chǎn)業(yè)革命,這其中會(huì)創(chuàng)出各種先端技術(shù),,其中就包括可穿戴設(shè)備和智能醫(yī)療電子,。

  當(dāng)前的智能醫(yī)療市場還處于不完善不成熟的發(fā)展階段,雖然各個(gè)廠家都推出了自己的方案,,但是市場一直處于外熱內(nèi)冷的階段,,并沒有一個(gè)系統(tǒng)且有效的應(yīng)用產(chǎn)品震撼市場。真正的原因除了成本之外,,最主要的還在“智能”和“醫(yī)療”這兩個(gè)關(guān)鍵字上,。所謂的“智能”就是指能否像機(jī)器人那樣,無論遙控、聲控還是手勢(shì)控制,,只要發(fā)出命令就可以聽從指揮,;“醫(yī)療”所指是能否像醫(yī)院那樣具備精確測(cè)量并可以正確診斷病情。當(dāng)然這是大家所關(guān)心的,,也是智能可穿戴醫(yī)療市場的終極目標(biāo),。鑒于此,電子發(fā)燒友網(wǎng)《智能醫(yī)療特刊》誠邀新日本無線電子元器件事業(yè)部第一產(chǎn)品企劃部廣告企劃課張挺先生探討可穿戴醫(yī)療領(lǐng)域相關(guān)問題,。

  擦亮眼睛,!看清穿戴醫(yī)療終極目標(biāo)

  新日本無線廣告企劃課的張挺先生表示,傳感器是任何可穿戴設(shè)備的最初必要環(huán)節(jié),,它的測(cè)量精確度直接關(guān)系到后面數(shù)據(jù)的處理和輸出的準(zhǔn)確性,,同時(shí)會(huì)根據(jù)不同使用條件、用途和環(huán)境而需求大相徑庭,。

  新日本無線廣告企劃課的張挺先生指出,,新日本無線在醫(yī)療電子領(lǐng)域主要以接觸入口端(傳感器)為主展開布局,推出了各種樣式組合的反射式光電傳感器,,讓測(cè)量更準(zhǔn)確,,應(yīng)用更廣泛、成品研發(fā)更簡單,,為配合可穿戴設(shè)備應(yīng)用的目的,,還從音頻發(fā)聲部件、無線連接射頻器件等方面推出了小型,、低功耗的相應(yīng)產(chǎn)品和解決方案,,這3塊是主推的針對(duì)智能可穿戴設(shè)備的主力產(chǎn)品。

  重拳出擊 推出可穿戴設(shè)備主打產(chǎn)品

  可穿戴式設(shè)備,、便攜式醫(yī)療設(shè)備市場確實(shí)發(fā)展很快,,為現(xiàn)有產(chǎn)品群的重新設(shè)計(jì)開發(fā)再創(chuàng)造了一次大展宏圖的機(jī)會(huì)。對(duì)此張挺先生表示,,現(xiàn)有產(chǎn)品群的重新設(shè)計(jì)開發(fā)并不是說重新利用現(xiàn)有產(chǎn)品,,而是在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,不僅要再次縮小尺寸,,而且也要大幅度的降低功耗,,除此基本設(shè)計(jì)之外,新功能的開發(fā)也是必不可少的,。同時(shí)表示,,在新功能的開發(fā)上,除了不同種類產(chǎn)品之間的結(jié)合之外,,新用途的開發(fā)也是新日本無線今后產(chǎn)品的目標(biāo),。

  在談到具體的產(chǎn)品上,,張挺先生談道,目前主要推反射式光電傳感器,,此產(chǎn)品是針對(duì)可穿戴設(shè)備特別開發(fā)的主打產(chǎn)品,以反射式測(cè)量方式來改變現(xiàn)今的指夾式測(cè)量方式,。反射式光電傳感器是內(nèi)置有發(fā)光LED和受光二極管或晶體管的一體化封裝小型產(chǎn)品,。

  用于生命體征檢測(cè)的反射式光電傳感器,主要特點(diǎn)就是利用反射光進(jìn)行測(cè)量,,比以往的指夾式測(cè)量方式在測(cè)量部位上應(yīng)用更加廣泛,,凡是可以測(cè)量到血壓的任何部位都可以采用此產(chǎn)品測(cè)量。張挺先生表示,,反射式光電傳感器不會(huì)像指夾式那樣有任何壓迫感,,只需器件接觸體表就可以輕松測(cè)量了。

  

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  與此同時(shí),,配合各種應(yīng)用用途,,新日本無線主要推出了3種光的組合,紅光和紅外線更適合測(cè)量血氧,,綠光更適合測(cè)量血壓,,指定發(fā)光波長的最大偏差只有10nm,具有高S/N比的特性,,精確度會(huì)很高,,并且受光部件也配有高靈敏度的光電二極管或光電晶體管,只接收指定波長的光,。

  除了封裝小型之外,,張挺先生指出,還有適合量產(chǎn)的可回流焊的特點(diǎn),,生產(chǎn)過程不會(huì)給精度造成任何影響,,由于是用于身體近接觸應(yīng)用,在用材上采用的都是環(huán)保材質(zhì),,并且采用的LED的光線頻率也是偏低范圍,,所以對(duì)皮膚不會(huì)有任何副作用影響,光電傳感器的一般功耗在10~230uW,,所以在穿戴測(cè)量時(shí),,不會(huì)感到任何發(fā)熱現(xiàn)象。

  為了便于傳感器的其他應(yīng)用,,還備有照度傳感器產(chǎn)品,,只用于感光用途,對(duì)于需要自定義發(fā)光波長和感光位置的用戶,,可以自行設(shè)計(jì)配置自己所需的發(fā)光LED,。這樣,,傳感器的應(yīng)用會(huì)更加廣泛,設(shè)計(jì)會(huì)更加自由,。

  除此之外,,在可穿戴應(yīng)用上,新日本無線也推出了小型,、低功耗的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)器和射頻前端模塊,,為可穿戴設(shè)備的發(fā)聲功能和無線通信功能提供簡單優(yōu)質(zhì)的解決方案。

  新日本無線產(chǎn)品的總體主要特點(diǎn)就是測(cè)量準(zhǔn)確,、設(shè)計(jì)方便,、性能卓越、品質(zhì)保障,。

  攻克難關(guān) 剖析產(chǎn)品設(shè)計(jì)層層挑戰(zhàn)

  脈搏是血液隨心臟收縮而擠壓流入動(dòng)脈血管造成動(dòng)脈血管壓力變大管徑擴(kuò)張,,而反射式光電傳感器就是利用血液對(duì)可見光到紅外線范圍區(qū)域的光吸收特性(隨著血液中血紅蛋白量的變化,皮膚光學(xué)參數(shù)的變化),,當(dāng)血液量增減時(shí),,通過檢測(cè)反射光的變化量從而知道動(dòng)脈血管管徑擴(kuò)張變化的一種檢測(cè)方法。

  張挺先生指出,,脈搏血氧儀是通過測(cè)量血液中含氧血紅蛋白的比例(血氧飽和度)來判斷隱患疾病或疾病的惡化程度,。當(dāng)血液遇到紅光時(shí),呈紅色的含氧血紅蛋白(HbO2)對(duì)紅光吸收率較低,,紅光會(huì)大部分反射和透射過去,;而呈黑色的去氧血紅蛋白(Hb)對(duì)紅光吸收率較高,反射和透射的光就會(huì)相對(duì)少,。而紅外線對(duì)含氧和去氧血紅蛋白的吸收率一樣,,反射量就都一樣。比較受光元件收到的這兩種反射光的大小就可以知道HbO2和Hb的比例,,也就是血氧飽和度,。

  在此其中,主要的難點(diǎn)技術(shù)是LED和受光元件的配置以及LED和受光元件之間隔板的設(shè)計(jì)以及封裝技術(shù),。張挺先生表示,,根據(jù)LED發(fā)光的強(qiáng)弱和配置距離以及隔板高度的最佳組合設(shè)計(jì),能夠獲得較高S/N的血管反射信號(hào),,采用了LED的對(duì)稱配置,,并讓受光元件位于LED之間,此構(gòu)造下,,即使檢測(cè)部位偏轉(zhuǎn)不定,,也不會(huì)影響對(duì)檢測(cè)信號(hào)的精度計(jì)算。

  精準(zhǔn)布局 瞄準(zhǔn)中國醫(yī)療電子市場

  當(dāng)前中國醫(yī)療電子市場還處于初級(jí)發(fā)展階段,,還有很多很多的發(fā)展空間,。張挺先生指出,,中國病情診斷和治療還比較依賴于醫(yī)院,而醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量和設(shè)備人手不足,,造成慢性疾病患者或輕微癥狀患者不能夠得到長期有效的診斷和對(duì)癥治療,,似乎無論病癥輕重,都按重癥治療方法來處置,。人們平時(shí)對(duì)身體健康的持續(xù)觀測(cè)也缺乏認(rèn)識(shí),,普遍都是有病才投醫(yī),造成輕患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),,醫(yī)療電子在中國家庭的普及還有很長一段路程,從對(duì)身體健康觀測(cè)的認(rèn)識(shí)到家用醫(yī)療設(shè)備的購置,,便攜式醫(yī)療設(shè)備的價(jià)格普及和精確度等同于醫(yī)院設(shè)備以及操作性的老幼皆知都是必不可少的,。

  最后,張挺先生強(qiáng)調(diào),,新日本無線進(jìn)入中國市場主要持有兩種策略方針:一是從產(chǎn)品的性能上,;二是從產(chǎn)品的質(zhì)量上。簡單說產(chǎn)品性能,,其實(shí)包括各方面的改進(jìn):其一,,產(chǎn)品的功能要全,能滿足各種用戶要求,,并且追求新穎,,為客戶提供意想不到的解決方案;其二,,產(chǎn)品的精度要高,,保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,誤差降到最低,。同時(shí),,在產(chǎn)品的質(zhì)量上要顧及各種使用環(huán)境,針對(duì)惡劣或不穩(wěn)定環(huán)境,,產(chǎn)品的性能指標(biāo)要保證穩(wěn)定不變,;并且除了耐用的品質(zhì)保障之外,還精選用材,,對(duì)環(huán)境和人體不產(chǎn)生任何危害,。

  展望未來 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)十大發(fā)展趨勢(shì)

  今后,為實(shí)現(xiàn)全球物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)造的形成,,張挺先生指出,,有十種技術(shù)、產(chǎn)品或服務(wù)是必須的:一是智能器件,,作為M2M和M2P的架橋被期待利用,;二是公共云,,通過使用SaaS/PaaS/IaaS,更容易在全球規(guī)模展開系統(tǒng)構(gòu)筑,;三是面向IoT的PoC云服務(wù),;四是極小極薄的傳感器;五是無線傳感網(wǎng)絡(luò),,希望低功耗且多點(diǎn)連接,;六是近距離無線通信;七是普適計(jì)算模塊,,指IoT/M2M設(shè)備,、裝置、終端嵌入的3G/LTE通信模塊,;八是面向IoT的SoC的開發(fā),;九是單板機(jī)的開發(fā),既小型又廉價(jià),,可利用各種開發(fā)語言,,用GUI或?yàn)g覽器運(yùn)行,具有GPIO等高性能多功能的計(jì)算機(jī),;十是利用自然環(huán)境發(fā)電解決對(duì)IoT的電源供給問題,,實(shí)現(xiàn)長期持續(xù)且無需維護(hù)的理想新能源。


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