健康監測的下一個突破點?超精確溫度感測技術!

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新興的個人健康監測技術為何在醫療場景和日常生活中越來越受到青睞?為了準確回答這個關鍵問題,我們首先需要理解三個全球性趨勢:

  • 如今,幾乎每個人都有一部智慧型手機,這等於隨身攜帶了一台高效能的電腦、一個全天候運作的智慧醫療感測器中心,還有一塊顯示螢幕。

  • 已開發工業國家的人口正在快速高齡化,而老年族群的疾病發病率較高。與此同時,年輕人也比過去更加關注如何延長健康壽命。這些族群以及為他們提供服務的醫療人員可以利用新技術來優化生活方式,合理調控運動、飲食、睡眠和壓力等關鍵因素,幫助他們做出更健康的生活選擇。

  • 如同摩爾定律所預言,半導體技術不斷進步,使得用於計算和感測的電子設備體積更小、性能更強、成本更低、功耗更低。這意味著原本只能在昂貴醫療設備中使用的醫療感測器,現在可以整合到價格合理的便攜式或可穿戴設備中。

 

這些趨勢正在模糊醫療設備與消費級設備之間的界線。如今,即使是個人使用者也可以透過智慧手錶、活動追蹤手環、智慧戒指,甚至是耳塞等設備,來監測血壓、心率和睡眠品質等反映自身健康與生活方式的關鍵指標。

 

與此同時,醫療機構也在醫院和門診場景採用數位化醫療模式,無需醫護人員介入,即可實現對患者的持續自動監測。智慧皮膚貼片、手環等可穿戴設備能夠持續將患者數據同步至中央系統,並由人工智慧(AI)演算法和其他軟體工具對這些數據進行監控。當監測到需要人工干預時,系統會自動通知醫療專家。

核心體溫:一項重要的診斷指標

得益於感測器技術的進步,消費級穿戴式設備已經在多項生命徵象測量上實現了接近醫療級的品質,包括血壓、心率和血氧飽和度。

 

然而,核心體溫這一生命徵象所提供的資訊對於某些診斷和監測也至關重要,甚至不可或缺。例如,核心體溫是判斷女性生育週期狀態、壓力水平以及睡眠品質的精確指標。它還能在發燒或敗血症發作時,發出可能挽救生命的預警信號。

 

在醫療領域之外,核心體溫監測也被用於優化耐力運動員的訓練,幫助他們提升訓練效果,並避免身體過度疲勞。

 

在艾邁斯歐司朗的感測器產品組合中,一款此前鮮為人知的產品如今正成為業界關注的焦點,並迅速佔領市場,賦能新一代消費級和醫療級穿戴式設備進行核心體溫測量。

 

例如,AS6221 數位溫度感測器就是公司數十年來在設計和製造超精確混合信號半導體方面專業積累與智慧財產權的結晶。憑藉艾邁斯歐司朗獨樹一幟的技術,這款溫度感測器契合了新型核心體溫監測設備製造商的需求:與同類產品相比,AS6221 更精確、更小巧、更省電,是推動個人健康監測技術邁向新高度的「幕後英雄」。

AS6221:專為體溫測量優化

高級溫度測量技術的優勢在於其精確度。AS6221在-40°C至125°C的工作範圍內,最大測量誤差為±0.3°C,這一表現相當令人印象深刻。然而,其獨特之處在於測量精度專門針對醫療應用進行了優化:人體正常體溫約為37°C,因此,在-25°C至55°C範圍內的測量精度得到優化,最大誤差降至±0.10°C,而在20°C至42°C範圍內,誤差更是僅為±0.09°C。

 

如此高的精確度對於開發新一代核心體溫監測系統至關重要,例如我們的合作夥伴greenteg 的 CALERA® 感測器技術(👈點擊可查閱詳情)傳統測量核心體溫通常需要插入侵入式探針或吞服昂貴的電子藥丸,而本產品的工作原理並不是直接測量核心體溫,而是透過複雜的演算法,從皮膚表面的熱通量計算出核心體溫值。

 

在將皮膚溫度的直接測量值轉換為核心體溫的間接計算值的過程中,會存在一定的固有誤差。而且皮膚溫度測量中的任何誤差在轉換為核心體溫時都會被放大。

 

因此,整合了像是CALERA®感測器技術的這類產品,在測量皮膚溫度時,必須盡可能提高精準度。這正是AS6221溫度感測器±0.09°C最大誤差的價值所在。此外,尺寸也是一個重要因素,元件必須適合用於皮膚貼片和其他便攜式設備。

 

圖↑:運動員手腕上佩戴整合了greenteg的CALERA®感測器技術的艾邁斯歐司朗生命體徵監測產品(VSM)參考設計

 

超精確溫度測量技術的多領域應用

這個例子表明,溫度測量在專業級和消費級醫療監測設備以及協助耐力運動員優化訓練的運動裝備中都扮演著關鍵角色,但其用途遠不止於此。

 

例如,消防員佩戴的安全裝備需要具備監測體溫的功能,當消防員面臨過熱危險時發出警報。在世界上最炎熱的地區,例如中東,高熱症,也就是身體過熱的危險,是一種嚴重的風險。如今全球氣候危機導致平均氣溫不斷上升,這種風險也日益增加。將智慧手錶或手環與應用程式結合,可以提供一種可靠的風險解決方案:當佩戴者處於危險狀態時,軟體可以及時向緊急服務機構或其親人發出警報。

 

精確的溫度測量結果也可以在其他醫療應用中發揮關鍵作用。例如,透過皮膚貼片測量血糖水平的酶需要準確的溫度數據,以便對感測器的測量輸出進行即時校準。溫度感測器還可以用於透析機、輸血設備或胰島素幫浦中,確保血液或胰島素在輸入靜脈前被加熱至患者的體溫。

在這些以及其他眾多應用場景中,超高的測量精度具有巨大的價值——尤其是在人體溫度範圍內,精確測量技術正成為關注的焦點。

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參考來源

ams OSRAM : 艾迈斯欧司朗

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