变”被动医疗”为“主动健康”,传感器定义智慧健康时代

医疗器械 来源:医谷网
2022
05/06
16:17
医谷网 医疗器械

如今,在人口老龄化及疫情防控常态化的形势下,人们对生活和健康管理有了更多的期望,例如“空巢老人”的照看问题,健康管理的数据化、科学化问题等等。而数字化浪潮的到来,为解决这些难题提供了契机。其中,利用数字技术推进健康管理的智能化,变“被动医疗”为“主动健康”显得尤为重要。

为了应对老龄化的挑战,国家卫健委等15部门联合发布的《“十四五”健康老龄化规划》提出,要强化“家庭是健康第一道关口”的观念,发展老年神经、睡眠、健康检测与监测等智慧健康养老服务,发展适宜居家、社区应用的老年健康促进评估、诊断、监测技术与产品。

这为居家健康监测相关产品的市场又带来了一股“劲风”。近两年来,受老龄化趋势并叠加疫情因素的影响,人们对医疗健康的需求与日俱增,这也让居家健康监测相关产品的市场前景看好。“据ABI Research数据,未来十年内,居家场景中健康管理(Home Healthcare)产品的安装量将由2022年的2000万台增长至2023年的1.8亿台”,这是英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部应用市场总监李国豪日前在英飞凌“智”在健康媒体交流会上给出的一组数据。

健康监测产品巨大的市场增量也无疑为居于产业链上游的半导体企业提供了难得的市场机遇——无论是专业医用设备还是具备测量心率、血氧含量等指标的智能手表等可穿戴式设备,亦或是智能家居场景下各种各样的健康监护系统,其背后都离不开品种繁多、功能各异的高精度传感器,它们就像是人的“感官”,担当着类似智慧的“眼睛”、“耳朵“、“鼻子”、“皮肤”的职责,负责感知人体或者环境的现状和变化,并为整个健康或者环境系统的后续决策和执行提供数据基础。

医谷网记者从媒体交流会上获悉,英飞凌现有包括的MEMS类、毫米波雷达、3D TOF飞行时间传感器、跟环境和空气有关的四大类传感器则正是从人的“感官”出发,分别模拟人体的听觉、视觉、触觉、嗅觉,从而模拟出实际环境并进行感应,目前,已包括在电子、汽车、空气环境等多个领域成熟应用,而现在,英飞凌正在着力将这几种不同类型的传感器应用于智慧健康领域。 

这正如英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部应用市场总监李国豪所言:“对于医疗健康护理设备而言,传感器是获取人体信息的重要途径,高性能、低功耗、小尺寸、低售价的产品可以使设备更实用。与此同时,更多创新型传感器的出现,则可以使设备实现更多功能,从而加速智慧健康产品的诞生。”

雷达和ToF传感器“守护”居家老人健康

在2016年的谷歌开发者大会上,英飞凌雷达传感器首次在全世界亮相,在当时谷歌还未正式发布的Pixel 4手机上成功演示了感知、以及手势侦测等功能,谷歌目前仍在持续地使用该雷达产品,而如今英飞凌推出的雷达产品已拓展到智慧健康领域,守护更多居家老人的健康。

在国内,子女在外工作,和父母异地而居的状态非常普遍,导致出现了大量的“空巢”老人。第四次中国城乡老年人生活状况抽样调查显示,我国“空巢老人”人数已突破1亿。如果居家老人意外跌倒、突然卧床不起却又无人知晓,将为老人的健康甚至是生命安全带来极大的隐患。为此,有必要用科技手段,对居家老人的生活和健康状态实时“侦测”,以在意外发生时能够及时抢救。

而目前市场上大多数的老年人跌倒检测设备仍然需要用户自行按钮以触发告警响应,在使用中存在一定不便。如果老年人在跌倒后失去意识,这些设备的功能将会变得形同虚设。此外,现有智能可穿戴设备中的跌倒报警功能也存在误报触发率高等方面的短板,处于尴尬境地。

现在,利用英飞凌的毫米波雷达解决方案可以很好地解决这个难题,据英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场经理吴柏毅介绍,雷达传感器具有强大的功能和特性,能够感知任何微小移动,根据这些微小移动,雷达传感器能够感知人体存在,并以此为基础捕获目标距离、位置、速度及角度信息,也正是基于这些功能,英飞凌毫米波雷达开发出的生命体征检测解决方案能够全天候、无接触式地进行跌倒检测,通过通信接口提供及时告警,并实现跌倒风险预测,全面保护老人的居家安全。此外,英飞凌的毫米波雷达传感器和ToF技术都可以用来判断老人是否摔倒,前者非常适用于卧室、卫生间等这些空间较小且对隐私要求较高的地方,后者则在范围较大的区域内大有可为。

除了跌倒监测之外,雷达传感器还可以输出更多维的生命体征数据。例如谷歌在其智能音箱中安装了英飞凌的雷达传感器,它并不侦测呼吸、心率,而是通过侦测人在睡眠过程的身体移动来判断睡眠时长、睡眠过程中的反应,以判断深睡还是浅睡,同时通过麦克风也可以侦测到睡眠中是否打呼噜,为判断进而提升睡眠质量提供科学的数据依据。

如今,越来越多的合作伙伴正在利用英飞凌的传感器创新自己的业务,比如瑞士数字健康技术公司Sleepiz。借助英飞凌的雷达传感器,Sleepiz推出了居家睡眠监测解决方案。该解决方案可集成到智能音箱、床头灯等任意联网的智能家居设备中,多维度精确监测睡眠质量。它能够通过呼吸频率来判断睡眠过程中是否有伴有呼吸暂停,以及暂停的严重程度,并将这些数据置于云端,方便用户查看。目前,Sleepiz 已与柏林 Charité 及埃森 Ruhrlandklink 等顶尖医疗院所及其他睡眠研究机构进行了许多临床研究,证明了其解决方案的准确度。值得一提的是,它已经在向瑞士和德国的医生提供采用英飞凌雷达技术的医用睡眠监测设备。

 

英飞凌作为最早进入ToF领域的厂商之一,2013年,英飞凌和pmd technologies就在ToF领域展开合作,旨在让ToF的成像器尺寸更小、功耗更低,将其应用到消费类产品里面。2015年,英飞凌推出了第一代ToF图像传感器REAL3,并于2016年推出了第二代产品,直至2021年,ToF产品已更新至第六代,具备了更远距离检测的能力,以更好适应AR应用等元宇宙趋势。

据英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场经理张铁虎表示,借助ToF深度成像技术以及隐私保护,ToF已应用于更多的医疗健康领域。比如可以在不泄露隐私的前提下,实现跌倒检测,目前已成功应用于养老院及隔离酒店的监控系统中,为居室内的老人提供了稳妥可靠的24小时“守护”。

 

可以说,英飞凌用雷达传感器和ToF为老人打造了一个“安全屋”,在日常不少两代人分居的常态下,雷达和ToF传感器就是居家老人健康状态的“千里眼”和“顺风耳”,这些传感器与呼救和紧急医疗救援系统相结合形成解决方案,就能为老人提供更及时的健康守护,让老人尽可能的安享晚年。

“英飞凌ToF传感器经过了市场验证,在功能、温度级别、量产效率,以及客户递交产品能力等方面,都能提供完整成熟的解决方案,比如腾讯的即视智慧养老解决方案,基于英飞凌REAL3 3D飞行时间图像传感器IRS2381C,能提供7*24小时的安全事件识别、健康数据分析、场景识别及定位。” 张铁虎分享到。

另值得一提的是,目前市面上很多供应商仅能提供低分辨率的ToF,这些产品常被称为“测距仪”,而英飞凌可以提供的高分辨率面阵ToF是一个成像器,能为上层应用提供一个更详细的物体成像结果。

CO₂传感器,让室内空气污染无处遁形

在室内环境中,最容易被忽略却又事关健康的是室内空气污染的问题。2016年第二届联合国环境大会上发布的一项报告称,每年世界各地约700万人死于空气污染,其中430万人的死因与室内空气污染有关。

城市化的不断演进让人们更多的涌入了各种现代楼宇。为了节约能源,现代楼宇具备越来越高效的隔热和保温性能,但是通风不良会导致室内空气质量变差,部分污染物质的室内浓度可能会比室外浓度高2到5倍。相较室外空气污染通常易于观测或感知,室内空气污染通常都不可见,如果不对其进行精确的测量,就谈不上进行相应的管控,从而埋下严重的健康隐患。

在室内空气监测中,二氧化碳(CO₂)浓度是空气质量的一项关键指标。由于人体的每一次呼气都会产生二氧化碳,在人多拥挤和通风不良的环境下,二氧化碳浓度会快速上升。当一个人停留在大约4平方米的空间内时,二氧化碳浓度值会在45分钟之内从500PPM上升到1000PPM以上,此时人会感到困倦、难以集中注意力,或者导致作业效率下降。如果浓度达到2000PPM以上,人的认知能力甚至都会受到影响。可见,高浓度的CO₂会对人体健康带来严重的不利影响。

特别是在当前疫情的背景下,人们的活动大多在室内进行。而二氧化碳浓度与气溶胶之间存在相关性,气溶胶是新冠病毒的传播途径之一。这意味着有效监测室内的二氧化碳浓度能够对抗疫起到积极作用。

如何精准地感知室内CO₂的浓度?英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部市场经理刘菊介绍道,市面上二氧化碳的检测技术很多,包括NDIR、EC和eCO2等,但如要满足普及型民用需求,在成本、准确性、尺寸等方面仍存在不足。因此英飞凌开发出了基于光声光谱技术(PAS)的二氧化碳传感器,以解决目前普及应用的痛点。

该方案利用高度灵敏的MEMS声学检测器,检测传感器腔内二氧化碳分子产生的压力变化,灵敏度高,减少了器件和设计的复杂性,做到了小尺寸和低成本,可以很方便地设计诸如空调、换气扇等在各类设备中,非常适合大批量的工商业和消费类的应用。例如,借助CO₂传感器判断楼宇空间内的空气质量,并据此控制空调的送风强弱度,保证将CO₂浓度控制在舒适和安全范围之内。

未来是智慧医疗健康的时代,而前提是一切可被感知、被测量、被数据化,这为传感器进一步的创新与发展提供了广阔的市场空间。英飞凌科技作为全球领先的半导体公司,凭借先进的传感器技术以及不断丰富完善的解决方案,为智慧健康乃至智慧医疗的各种应用打造超级“感官”,从而用“芯”驱动一个智慧健康与环境监测的新时代。与此同时,英飞凌科技也在智慧健康领域中积极培育全产业链生态系统,与不同类型的合作伙伴携手,开拓更多新的应用场景,共同发掘商机。

来源:医谷网

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