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万物光感,为医疗与可穿戴赋能

来源:医疗设备商情     发布时间:2022-08-15
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全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗于7月27日以在线的形式举办了2022“万物光感”光学技术研讨会。此次活动吸引了超过2,000位业内专业人士出席,他们聆听了艾迈斯欧司朗的13位专家对前沿技术与解决方案的介绍,同时还有4位合作伙伴分享了多场景的应用案例,包括基于LBS技术的光波导显示、智能驾驶HOD和LED告警、AI主动双目模组在消费机器人领域应用,以及智慧农业、植物工厂等。


艾迈斯欧司朗高级副总裁陈平路在开幕致辞中表示:“正值艾迈斯欧司朗合并一周年,我们很高兴利用此次机会跟大家分享,在合并后我们是如何将自己在传感、光源和可视化这三大技术中的核心竞争力结合起来,向成为全球无可争议的光学解决方案全球领导者这一愿景迈进。”


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这是艾迈斯欧司朗合并后首次全景式展示市场上最广泛的光学传感产品和方案组合,聚焦移动与可穿戴、汽车与出行、工业与医疗、照明与智能四大主题,解锁艾迈斯欧司朗光发射和光传感的前沿产品和技术在AR/VR、可穿戴、医疗、智慧工业、智能座舱等场景的应用。


在提及工业与医疗领域时,陈平路先生表示:“中国作为制造大国,现在也逐步成长为创新大国,尤其在工业领域各种类型的应用中,我们看到了AIOT、工业4.0、智能工厂、智能机器人等,这里面集中体现了自动控制、检测、立体检测、3D、包括UV-C LED、智能照明、医疗影像等等先进技术。尤其在医疗影像领域,我们看到中国本土生产商的进步远远超出了人们的想象,推出的一些高端产品甚至可以领先传统的国际大品牌。我们感到非常自豪,艾迈斯欧司朗的核心技术能够帮助他们实现高端医疗设备的技术突破,这也是我们长期深耕中国市场的结果。”

更轻巧、更高精、更人性化,打造更丰富的健康可穿戴体验


在移动与可穿戴领域,艾迈斯欧司朗在高精度、高灵敏、高能效与微型化的方向上持续创新。


“后疫情”时代,人们对健康管理更加重视,推动了对生命体征监测的更高要求。艾迈斯欧司朗最新推出的AS705x模拟前端系列,具有可提高PPG测量性能的功能单元。凭借AS7056和AS7057,艾迈斯欧司朗拥有目前市面上最小的模拟前端 (AFE),非常适合听戴式设备或配件等空间有限的应用。同时,艾迈斯欧司朗为设备供应商提供一站式产品组合,包括AFE、定制光学前端和所有必要的构建模块。


艾迈斯欧司朗应用技术经理黄三豪先生在其演讲中谈到:“生命体征监测是指通过设备、仪器来对人体生命体征进行测量并记录人体参数,再透过这些参数来总体评估这个人的身体健康状态。”运动时用传感器对心跳、能量消耗等信息进行捕捉就是很好的例子。除了运动之外,随着传感器技术的进步,以及轻薄、短小光电传感器的发展,我们更期待大众可以长时间将它们方便地佩戴在身上,以进行长时间的健康追踪。例如,当心跳突然不正常时,是否意味着昨晚没睡好或是存在过大的压力?这样,人们可以提早辨别自己的身体状况。


“在这个方面,艾迈斯欧司朗可以帮助客户利用无创的方式获得生命体征参数,包括心率、血氧,或者用电极片的方式获得心电图,也就是大家常听到的ECG。这些通常被称为基础生命体征参数,而透过这些基础生命体征参数,还能进一步获得其他的参数,例如呼吸频率、压力状况、情绪心情甚至基础代谢率或心率变异性,从而拓展更广的健康监测应用。”黄三豪先生说道。


生命体征监测的位置有哪些?“其实我们人体可以进行生命体征监测的位置非常多,首先,手腕可以佩戴大家最为熟悉的手环或是手表。对于手指,我们在医院能看到许多夹手指式的产品可以随时夹在手指上来监测心跳和血氧。手臂也是一个地方,另外胸膛的话,您可能也有听过所谓的胸带,可以绑在身上。耳朵则是近两年来兴起的产品,一个可以应用健康监测的场景就是TWS无线耳机,我们已经有许多客户开始将健康监测应用引入到无线耳机里。”


此外还有在前额和眼睛位置,在AR、VR的应用场景中,可以透过头盔上的健康传感器来判断人们在虚拟空间里运动时的状况。最后,一个比较特别的位置就是在脚部,可以应用在婴儿市场,将健康监测产品绑在婴儿的脚上可以防止他们挣脱。


健康监测如何来实现?黄三豪先生介绍了相关的五大系统,包括最前端的光电器件LED发光二极管、PD接收管以及LED和PD集成在一起的器件,另外还需要AFE模拟前端来充当控制角色。“AFE里有LED的驱动,去控制LED电流的大小甚至占空比,以及PD信号的读取,我们要把PD得到的光电流收集进来,最后当然还有ACDC数据的读取,把ACDC的信号传到我们的MCU,再通过算法就可以知道心跳到底是跳了70、80还是100等等,以及含氧量到底是90%或是98%。”


最后还可以补充一个运动传感器来判断用户的使用情境或状态,例如是静态或动态,动态的话,还能进一步选择是跑步、骑单车甚至是游泳的状态,从而让用户在整个健康监测过程中的体验感更加流畅和舒服。

UV-C LED、医用激光、数字化相机模组,光学技术助推医疗产业发展


UV-C作为疫情时代的重要防控手段之一,正越来越多地受到社会关注,其中UV-C LED由于体积小便于设计、安全无汞等优点,正逐渐渗透家电、流水、医疗等消费级与专业级消毒应用中。艾迈斯欧司朗展示了UV-C LED产品,提供了一种比传统光源尺寸更小、更可靠和可持续的解决方案,为空气净化和表面消毒设备的制造商提供了新的机会。


艾迈斯欧司朗的可见激光技术,不仅用于工业(如绿色激光二极管用于水平仪、中长距离ToF测距,大功率蓝色激光二极管用于材料加工),同样在各种医学公司/实验室/初创公司,用于医用激光二极管开发新的诊断方法和工具,如DNA分析、食品安全、流感类型分析等。


艾迈斯欧司朗市场工程师郑运强先生在其演讲中表示,“可见激光在医学诊断领域的应用在快速发展,因为它相比其他光源有着非常大的成本优势,例如在DNA分析中,它可以替代原来比较昂贵的光源,或者说在UVC光源中,它可以通过蓝激光加SHG产生成本更低的UVC光源。因此,医用激光二极管正在取代传统的气体激光器、液态激光器以及固态激光器等,各个医学公司或实验室也在基于医用激光二极管开发新的诊断方法和工具,从而为患者提供护理所需要的专业以及消费级的诊断设备。”


艾迈斯欧司朗还展示了医疗应用中最小的数字化相机模组——NanEye相机模组,可应用于一次性内窥镜、牙科影像、数字检耳镜、手术机器人等场景。据艾迈斯欧司朗资深现场支持工程师王明海先生介绍,NanEye系列产品具备超小的体积与强大的图像能力,同时其极低的成本也使该系列产品成为一次性内窥镜产品开发的不二选择。目前已经投入量产的NanEye系列共有三款产品:NanEye2D、NanEyeXS与NanEyeM。其中后两款是以成功应用于医疗内窥镜的原始微型图像传感器模块NanEye2D为基础开发的新一代产品。


以NanEyeM产品的系统框图为例,NanEye系列产品采用内部时钟,无需外部晶振,并配备了用于LVDS数据输出和串行单端控制输入的双向接口,通过LVDS 差分信号实现数据的传输,用户可自定义配置LVDS的频率。


为了获取更加清晰的图像质量,NanEyeM微型摄像头模块(MCM)采用了多重透镜技术,其镜头采用3个非球面的透镜元件组合而成,最上层玻璃采用符合生物兼容性的Borofloat33玻璃,镜头的最大失真为15%。由于采用多重透镜技术,进一步增加了进光量,MTF(调制传递函数)大于50%。


相较于目前广泛应用于内科检查、外科手术室中基于光纤的传统型内窥镜产品,搭载NanEye系列产品的内窥镜产品能够提供更加高清的图像显示。除了在图像上的优势,NanEye系列摄像头模组还具备更加出色的对比度与更流畅的视频输出,使得医生能够更加精准的控制患者体内的医疗设备。


“我们的NanEye系列旨在满足市场对低成本、高性能与图像质量的成像解决方案的需求,在面向一次性内窥镜应用以及其他医疗领域的应用时,能够为客户保障大批量供应的前提下保持成本竞争与性能上的绝对优势。”王明海先生总结道。


来源:荣格-《医疗设备商情》

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