擦亮眼睛！看清穿戴醫(yī)療終極目標(biāo)

　　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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)。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(chǎng)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。

　　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(chǎng)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。

　　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(chǎng)

　　當(dāng)前中國醫(yī)療電子市場(chǎng)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(chǎng)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。
本文選自電子發(fā)燒友《智能醫(yī)療特刊》，更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，馬上下載閱覽