可穿戴技术革新医疗健康领域

智能手表与智能戒指搭载的光学传感技术现已具备医疗级生命体征监测能力

消费级可穿戴设备如何赋能医疗监测

二十世纪至本世纪前二十年,医疗保健服务主要由医疗机构的专业人员在特定场景下完成——常规诊疗发生于医院或诊所,且依赖实验室检测数据。 

 

本世纪中期将迎来根本性变革:新型可穿戴设备的普及将推动监测、诊断与治疗进程突破时空限制,无论患者处于居家环境、工作场景抑或睡眠状态,均可实现全天候连续性医疗干预。

 

这项技术正推动医疗体系向“4P” 医学新模式迈进:通过个性化(Personalized)、预测性(Predictive)、预防性(Preventive)和参与式(Participatory)的医疗体系,在减少专业医疗资源投入、降低医疗成本的同时,实现更优的健康干预效果。

 

4P模式对面临人口结构急剧老龄化危机的发达工业化国家具有强大吸引力。老龄化人群的复杂医疗需求,与因劳动人口相对退休人口的比例持续下降导致的税基萎缩形成尖锐矛盾。可穿戴技术通过以下功能为这些国家创造突破性价值:

  • 在疾病恶化前捕捉病理早期预警信号
  • 为术后及医疗干预后患者提供全天候监测,降低继发并发症风险
  • 生成个性化诊断数据,指导个人优化生活方式,赋能个体预防心血管疾病、糖尿病等慢性病风险,延长健康寿命

医疗级可穿戴设备的光学技术突破

新一代消费级可穿戴设备(智能手表、智能戒指、入耳式耳机或智能贴片)要实现医疗级功能,需依赖精密的光学半导体技术:采用可在可见光或近红外光谱范围内发射严格指定波长的发光二极管(LED),并配备与发射端波长相匹配的超高灵敏度光电探测器(光电二极管)。

 

具备健康监测功能的可穿戴设备通常集成专用模拟前端电路(AFE),用于对光电二极管信号进行放大和数字化处理。此外,该模拟前端还执行信号调理功能,支持心电图(ECG)等电生理测量(用于心脏状况或异常检测),以及皮肤电反应(GSR)和生物阻抗测量。

基于光电容积描记法(PPG)的光学系统,通过测量人体组织散射光及手腕、无名指或耳部血管中血红蛋白对光线的选择性吸收,可推导出多项生命体征参数。依托PPG技术构建的算法体系能够精确测定:

  • 心率
  • 心率变异性(HRV)
  • 血氧饱和度(SpO2)

 

当结合体温传感器提供的核心体温数据及皮肤接触式电极采集的心电图信号时,可穿戴设备能够构建用户长期健康状况的全面画像。这种整合监测方案可在表面健康但未察觉任何症状的群体中,识别潜在的早期疾病生物标志物。

重塑医疗监测与诊断体系

这一技术标志着医学领域的新突破:既往的临床诊疗始终受限于单时间截面的数据获取模式,其生理参数测量必须在人工控制的医疗环境中完成。而通过分析全天候采集的长时间序列数据(包括患者日常活动状态下的数据),诊疗准确性和临床洞察力将因此实现质的飞跃。

 

对消费级可穿戴设备而言,这更是一次彻底的应用模式变革。此类设备当前仍主要定位于运动健康配件,仅能提供活动量(如计步)或运动强度(如粗略心率监测)反馈等基础功能,尚不具备医疗级健康评估能力。

 

新一代高精度可穿戴技术的突破,使其医学应用已延伸至辅助诊断与疗效监测领域。需要强调的是,此类设备必须符合医疗器械质量标准,并通过美国食品药品监督管理局(FDA)或中国国家药品监督管理局(NMPA)等监管机构的认证。

 

在医疗级消费级可穿戴技术的前沿领域,我们的产品为相关设备的传感器组件树立了质量与可靠性的行业标杆。

 

作为医疗设备半导体领域的市场领导者和可信赖供应商,艾迈斯欧司朗在医学影像领域享有卓越声誉,旗下计算机断层扫描(CT)与数字X射线传感器产品以出色精度、高速采集、低噪声与超低功耗著称。

 

艾迈斯欧司朗光体积描记技术解决方案系列,包括AS7057/AS7058模拟前端(AFE)、​​​​​​​SFH 7018 LED、​​​​​​​SFH 2705/​​​​​​​SFH 2706光电二极管以及AS6221温度传感器,为可穿戴设备提供核心功能与性能支持,推动其在医疗场景的应用。该技术体系已通过艾迈斯欧司朗自主研发的智能手表参考设计方案获得验证。


在一项内部研究中,艾迈斯欧司朗将智能手表参考设计的测量数据与医院使用的SpO2参考夹(血氧监测仪)和心率测量胸带进行了对比。结果显示,采用艾迈斯司朗算法的智能手表完全符合相关标准的技术规范。


虽然终端客户需对其具体设计方案进行独立验证,但我们的参考设计充分印证:采用艾迈斯欧司朗传感器组件的智能手表完全具备实现体征测量标准合规的可行性。

人工智能软件技术的持续精进,将显著提升生理标志物检测精度与可靠性。艾迈斯欧司朗合作伙伴Ambiq(专注于超低功耗AI处理器的制造商)开发的heartKIT™ AI参考模型库,通过融合光学与电学传感技术及AI算法,展示了该技术路线的创新前景。heartKIT™系统中所有核心体征参数的测量数据均通过艾迈斯欧司朗传感器获取。

 

 

消费级可穿戴设备的未来潜力不止于此

在消费级可穿戴设备中实现生命体征的精准监测,已成为现代数字化医疗转型的重要里程碑。但未来技术发展将突破现有监测维度,真正实现4P医疗模式,即个性化(Personalized)、预防性(Preventive)等医疗愿景:借助艾迈斯欧司朗器件的光电容积描记(PPG)、温度传感、电生理传感和光谱传感技术,未来的智能手表或智能戒指或将实现压力水平监测、月经周期追踪,乃至血液酒精浓度实时检测等功能。


个性化医疗的未来,正由可长期舒适佩戴的消费级设备开启。

 

该技术对医疗体系的革新已初现端倪,其赋能人类延长健康寿命的潜力令人振奋。


艾迈斯欧司朗具备先进光学半导体技术储备与深厚的专业积累,是开发新一代可穿戴产品设备制造商的理想合作伙伴。

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