摘要
可穿戴醫(yī)療技術(shù)在臨床環(huán)境和日常健康監(jiān)測中都得到了廣泛的普及。ElFys在該領(lǐng)域引入了高性能光電二極管(PD),利用黑硅感應(yīng)結(jié)技術(shù),旨在提高可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的準(zhǔn)確性和效率,特別是在光電體積脈搏描記(PPG)方面。
重點(diǎn):
•可穿戴健康技術(shù)是臨床和日常環(huán)境中持續(xù)監(jiān)測的組成部分。
•ElFys解決了可穿戴健康監(jiān)測儀對(duì)高精度、便攜性和能效的需求。
•光電體積脈搏描記(PPG)是一項(xiàng)核心技術(shù),為心率和血氧評(píng)估提供了對(duì)血容量變化的光學(xué)見解。
•ElFys的黑硅感應(yīng)結(jié)PD在測量精度,功率效率和整體功能方面突出他們的有效性。
•該創(chuàng)新技術(shù)消除了光學(xué)損耗,并利用無重組pn結(jié),在UV-VIS-NIR光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了接近理想的外部量子效率(EQE)。
•ElFys的SM系列PD專為可穿戴式健康監(jiān)測而設(shè)計(jì),具有卓*的靈敏度,對(duì)綠光和紅光的光響應(yīng)顯著改善。
•優(yōu)點(diǎn)包括更高的信噪比、更高的精度、更低的功耗,以及設(shè)計(jì)更小、更謹(jǐn)慎的可穿戴設(shè)備的潛力。
•優(yōu)先考慮終端用戶體驗(yàn),為精確的醫(yī)療診斷、早期疾病檢測和有效的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供潛力。ElFys黑硅感應(yīng)結(jié)技術(shù)代表了可穿戴健康監(jiān)測領(lǐng)域的重大進(jìn)步,有望提高準(zhǔn)確性、靈敏度和以用戶為中心的優(yōu)勢,與不斷發(fā)展的健康和保健技術(shù)領(lǐng)域保持一致。
作者簡介:
Toni Pasanen是ElFys公司的高級(jí)項(xiàng)目工程師,也是該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人之一。
他擁有芬蘭阿爾托大學(xué)(Aalto University)微納米科學(xué)(Tech.)博士學(xué)位,具有基于半導(dǎo)體的光電器件的應(yīng)用研究背景。他在各種類型的光和輻 射探測器的設(shè)計(jì)和制造方面有幾年的經(jīng)驗(yàn),在納米結(jié)構(gòu)黑硅表面和薄 膜方面也有很強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)。帕薩寧博士撰寫了數(shù)十篇同行評(píng)議的科學(xué)文章,寫了一本書關(guān)于黑硅的性質(zhì)和應(yīng)用的章節(jié),并在幾個(gè)國際會(huì) 議和其他活動(dòng)中展示了他的工作。
前言
可穿戴醫(yī)療技術(shù)在臨床環(huán)境和日常健康監(jiān)測方面的應(yīng)用越來越廣泛。該技術(shù)為醫(yī)療用途提供了幾個(gè)好處。首先,可穿戴設(shè)備可以在佩戴者移動(dòng)時(shí)持續(xù)監(jiān)測重要的身體參數(shù),如心率(HR)和血液氧合。這一點(diǎn)很重要,因?yàn)閷?duì)于快速恢復(fù)來說,患者可以從床上爬起來,并盡快在診所開始活動(dòng),這是至關(guān)重要的,例如手術(shù)后??纱┐骷夹g(shù)廣泛使用的另一個(gè)原因是測量的簡單性和非侵入性,因?yàn)樗鼈兺ǔ;诠鈱W(xué)技術(shù)這些設(shè)備重量輕,便于攜帶,患者通??梢栽诩抑袉为?dú)進(jìn)行測量,并與醫(yī)生遠(yuǎn)程共享數(shù)據(jù)。
健康監(jiān)測技術(shù)在消費(fèi)者中也非常受歡迎。這并不奇怪,因?yàn)楝F(xiàn)代可穿戴設(shè)備,如智 能手表和運(yùn)動(dòng)手表、腕帶和智能戒指,可以提供很多有用和有趣的身體狀態(tài)信息, 包括壓力水平、恢復(fù)情況和睡眠質(zhì)量。事實(shí)上,這些小工具已經(jīng)使不斷了解健康和 健身水平成為一種普遍趨勢,它們也成為許多人追求更健康生活方式的動(dòng)力。可穿戴式健康監(jiān)測設(shè)備也變得如此小巧舒適, 以至于用戶幾乎不會(huì)注意到自己戴著它們而功耗和電池壽命對(duì)智能手表來說很重要。(例如智能戒指),數(shù)據(jù)采集也不需要用戶付出任何努力。對(duì)于運(yùn)動(dòng)和健身跟蹤來說也是如此,因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)過程中,由于基于手腕的測量越來越精確,不再需要單獨(dú)的胸帶來測量心率。*新的情況是,由于2019冠狀病毒大流行以及盡早識(shí)別感染的必要性,使得更廣泛的公眾對(duì)持續(xù)監(jiān)測生命體征的好處了解非常具體。因此, IDC最近的一份報(bào)告[1]顯示,市場同比增長8.5%,總出貨量達(dá)到1.163億臺(tái)設(shè)備,這并不奇怪。
可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的主要特點(diǎn)之一是光學(xué)測量人體重要參數(shù),包括心率(HR)和外周 血氧飽和度(SpO2)。這些參數(shù)的測量是基于led照射在皮膚上的光,以及使用稱為光電 二極管(PD)的光學(xué)傳感器測量透射或反射光的量。測量的精度很大程度上受PD信號(hào)強(qiáng)度的影響。要產(chǎn)生更強(qiáng)的信號(hào),一個(gè)顯而易見的解決方案是增加LED燈的功率,然而, 這自然會(huì)以電池壽命為代價(jià)——對(duì)于不愿頻 繁充電的消費(fèi)者來說,這是一個(gè)不想要的效果。另一種選擇是從更大的區(qū)域收集光。然而,這意味著設(shè)備需要更大,這減少了設(shè)計(jì)師對(duì)二極管位置的自由度,并且與設(shè)備小型化的趨勢背道而馳。提高測量精度的第三種更有效的方法是選擇具有靈敏度盡可能高的PD,這意味著與給定LED功率相比,它產(chǎn)生的信號(hào)比噪聲強(qiáng)。
重要的是要注意,并非所有的最終用戶應(yīng)用程序都以最大的準(zhǔn)確性為目標(biāo)。始終需要在測量精度、功耗和PD尺寸之間進(jìn)行權(quán)衡,并且不同類型的可穿戴健康監(jiān)控應(yīng)用程序可能對(duì)要優(yōu)化的參數(shù)具有不同的權(quán)重。例如,精度可能是醫(yī)療可穿戴設(shè)備最重要的參數(shù),而功耗和電池壽命對(duì)智能手表來說很重要。PD占用的面積可能是小型設(shè)備(如智能環(huán))的限制因素。盡管如此,具有最高性能的PD可以在這些參數(shù)之間進(jìn)行最佳權(quán)衡,而不管哪個(gè)是*理想的。
PPG 簡介
可穿戴設(shè)備中HR和SpO2的測量通?;谝环N稱為光電體積脈搏描記(PPG)的技術(shù)[2]。它是一種光學(xué)測量外周循環(huán)中血容量變化的方法。在這項(xiàng)技術(shù)中,PPG模塊緊緊貼著佩戴者的皮膚,由LED燈照亮。一部分光被血液、組織和骨骼吸收,而一部分光通過身體部位透射,一部分光被反射。吸收光的數(shù)量是通過用PD圖 1a)測量透射光或反射光來表征的,PD得到的也是和光強(qiáng)成比例的電信號(hào)。以前用的方法(測量透射光)被用于脈搏血氧儀,例如測量患者指尖或耳垂的SpO2, 而消費(fèi)產(chǎn)品,如智能手表和戒指,更多地依賴于反射光的測量,因?yàn)樗鼈兺ǔ1环胖迷谏眢w較厚的部位,而這些部位光線無法穿透。
動(dòng)脈中的血量周期性地變化,其頻率由心臟度跳動(dòng)的的速度決定。也可以感覺到手腕或頸部的脈搏,大部分光被吸收,PD測量的透射/反射光強(qiáng)度較小(圖1b)。光信號(hào)中兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間表示一個(gè)心臟周期,監(jiān)測光強(qiáng)度峰值的數(shù)量作為時(shí)間的函數(shù)得到每分鐘跳動(dòng)(bpm)的心率。在實(shí)踐中,這個(gè)過程并不是那么簡單,但是先進(jìn)的信號(hào)處理算法能夠從PD信號(hào)的周期性變化中確定心率。
盡管測量可以檢測動(dòng)脈血容量的變化,但它不能量化血的量,因?yàn)镻D測量的定量光強(qiáng)度除了取決于動(dòng)脈血液的吸收外,還取決于幾個(gè)未知因素。這些因素包括組織、骨骼和靜脈血的吸收,以及測量單元與皮膚的貼合程度。
圖1(a)所示, PPG是基于用LED照射皮膚,并用PD測量反射光或透射光。(b)部分入射光被組織、靜脈血和動(dòng)脈血吸收,其余部分通過身體透射或從身體反射。吸收光的量是周期性變化的,因?yàn)閯?dòng)脈血容量隨心臟周期的階段而變化。HR可以得以確定通過測量這種變化。
血液對(duì)光的吸收取決于光的波長(圖2)。綠光被人體血液有效吸收,因此通常用于測量心率。吸收還取決于血液中的血紅蛋白(Hb)分子是否與氧結(jié)合。這種效應(yīng)在紅光和近紅外(NIR)光下*強(qiáng),這就是為什么這些波長通常用于PPG測量SpO2。在這個(gè) 測量中,光的吸收在兩個(gè)不同的波長,通常約660和940nm波長,是用PD進(jìn)行測量。
由圖2可知,氧合Hb分子濃度越高,對(duì)紅光的吸光度越低,對(duì)NIR的吸光度越高。通過比較這兩個(gè)波長下的信號(hào)電平,數(shù)據(jù)算法可以計(jì)算出血紅蛋白及其含氧分子的相對(duì)濃度,從而得出血氧飽和度水平。
圖2,光的吸收取決于波長和血紅蛋白分子是否被氧合(HbO2)或(Hb)。綠光能被人體血液有效吸收,因此常用于HR測量。紅光和NIR用于SpO2的測量,因?yàn)樗鼈兊奈章什煌蕾囉谘t蛋白氧合水平。
影響LED顏色選擇的另一個(gè)因素是光的吸收深度。一般來說,短波長的光更靠近皮膚表面被吸收,而長波的光則更深入組織。波長較短的綠光大多被表面組織反射,與組織深處較大的動(dòng)脈相比,小動(dòng)脈中的血液量隨用戶手的運(yùn)動(dòng)變化較小。這使得由用戶的運(yùn)動(dòng)引起的信號(hào)中的噪聲更小。因此,在佩戴者移動(dòng)的情況下,例如在鍛煉期間,綠光更適合用于HR測量。依靠紅光的光學(xué)測量,例如SpO2測量,通常要用戶在數(shù)據(jù)采集過程中保持相當(dāng)靜止才能準(zhǔn)確。
選擇LED時(shí)要考慮的第三個(gè)因素,特別是可穿戴設(shè)備,是功耗。綠色LED燈的缺點(diǎn) 是它們通常比紅色或NIR LED燈更耗電,因?yàn)椴ㄩL較小的光子攜帶更多的能量,因此需要產(chǎn)生更多的電力。如果用相同的功率驅(qū)動(dòng)綠色和紅色LED燈,紅色LED燈會(huì)更亮一些,這樣就能產(chǎn)生更大的光強(qiáng)。事實(shí)上,當(dāng)佩戴者在休息時(shí),有些設(shè)備會(huì)采用紅光或者NIR光來監(jiān)測心率從而節(jié)約電池。
圖片來源:Jerry Kavan。非版權(quán)圖片來自Unsplash
ElFys黑硅感應(yīng)結(jié)技術(shù)
PPG 模塊的關(guān)鍵部件之一是 PD,它用于測量透過人體或從人體反射的光線。PD 的性能在很大程度上受光吸收效率的影響。減少光學(xué)損耗的常用方法是在 PD 表面涂上抗反射 (AR) 涂層,以減少PD表面的光反射。雖然這種技術(shù)在單一的窄波長區(qū)域效果很好,但 AR 涂層甚至?xí)黾悠渌ㄩL的光損耗,而這并不是它的設(shè)計(jì)目的。
ElFys 光致發(fā)光器件的前表面(圖 3)沒有 AR 涂層,而是有微小的納米結(jié)構(gòu),即黑色硅(Si),光線會(huì)在這些納米結(jié)構(gòu)中損失。用更科學(xué)的術(shù)語來說,黑色硅納米結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)分級(jí)折射率層,因此,入射光線看不到空氣和硅之間的界面,也就不會(huì)發(fā)生反射。因此,從紫外線(UV)到可見光(VIS)和近紅外的寬波長范圍內(nèi),黑硅表面的反射幾乎為零,所有光線都被硅材料吸收。黑色硅還能有效散射光,增加光路長度,從而減少長波長光的傳輸,因?yàn)殚L波長光在硅中傳輸距離較長,然后才會(huì)被吸收。因此,ElFys PD 的光學(xué)損耗可以忽略不計(jì)。
100% 的吸收率意味著每一個(gè)入射光子都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷對(duì):一個(gè)電子和一個(gè)空穴。 但是電荷載流子收集通常是通過在 PD 正面的一薄層硅中摻入與硅塊極性相反的摻雜劑,形成 p-n 結(jié)來實(shí)現(xiàn)的。然而,高摻雜層會(huì)導(dǎo)致過多的電荷載流子重組,從而限制了 PD 的性能,尤其是被摻雜層吸收的短波長光。
為了避免這些問題,ElFys PD 采用了獲得***感應(yīng)結(jié)技術(shù)。黑色硅納米結(jié)構(gòu)表面鍍有一層帶電薄膜,可在 PD 前表面附近產(chǎn)生強(qiáng)大的電場 [3]。電場使表面附近硅材料的極性發(fā)生逆轉(zhuǎn)(圖 3),并形成 p-n 結(jié),負(fù)責(zé)電子和空穴的匯聚。由于不需要外部摻雜劑,因此可以有效地將電損耗降至*低,對(duì)于短波長光也是如 此。
圖3,ElFys PD基于黑硅感應(yīng)結(jié)**技術(shù)。他們有一個(gè)納米結(jié)構(gòu)的黑色硅前表面,以消除光學(xué)損耗。電荷載流子的收集是通過感應(yīng)結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的:在黑色表面涂上一層高電荷的薄膜硅表面反轉(zhuǎn)了PD前表面的極性,并實(shí)現(xiàn)了“無重組”的pn結(jié)。請(qǐng)注意,該圖展示了一個(gè)廣義的PD結(jié)構(gòu),而不是任何特定的 ElFys產(chǎn)品。
PD測量光的性能可以用一個(gè)稱為外部量子效率(EQE)的參數(shù)來表示。它描述了每個(gè)入射光子從器件中收集到多少載流子。理想的PD具有100%的EQE,這意味著如果100個(gè)光子撞擊PD前表面,則在外部電路中收集100個(gè)電荷載流子,并且沒有載流子因光學(xué)或電氣而損失而丟失。
ElFys黑硅感應(yīng)結(jié)PD的EQE如圖4所示。ElFys PD在整個(gè)UV-VIS-NIR波長范圍從200到1000 nm具有接近100%的EQE[4,5],這意味著它們可以捕獲每一束光。在大多數(shù)波長下,EQE 大于99%, 在 350nm 左右的波長下,EQE最小可達(dá) >96%。接近理想的EQE表明,黑色硅納米結(jié)構(gòu)確實(shí)消除了所有的光學(xué)損耗,并且由于感應(yīng)結(jié)和其他先進(jìn)技術(shù)有效地減少了硅材料及其表面的載流子重組,電損耗可以忽略不計(jì)。在較深的UV中,EQE甚至高于100%,這是可能的,因?yàn)榫哂卸滩ㄩL的光子具有如此高的能量,以至于它們可以在每個(gè)光子中產(chǎn)生多個(gè)電荷載流子對(duì)[6,7]。這部分光譜非常接近黑色硅納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部的前表面,并且>100% EQE表明由于納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部或其表面的缺陷而導(dǎo)致的復(fù)合損失非常小。
圖4,獲得**的黑硅感應(yīng)結(jié)技術(shù)在UV-VIS-NIR的寬波長范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了接近100%的外部量子效率(EQE),這意味著ElFys PD可以“捕獲每一束光”。與其他技術(shù)相比,這種改進(jìn)是顯而易見的。值得注意的是,傳統(tǒng)的PD可能只針對(duì)窄波長區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化。
圖4還比較了ElFys產(chǎn)品與競爭設(shè)備的性能,這些設(shè)備已根據(jù)其制造商針對(duì)UV和NIR光譜范圍進(jìn)行了優(yōu)化。競爭器件的EQE光譜表明,雖然在一定的窄波長范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的性能,但當(dāng)遠(yuǎn)離器件優(yōu)化的區(qū)域時(shí),EQE會(huì)迅速下降。為了在需要多個(gè)波長的應(yīng)用中獲得最大的性能,需要對(duì)頻譜的每個(gè)部分使用單獨(dú)的PD。單個(gè)ElFys PD可以覆蓋整個(gè)UV-VIS-NIR范圍,具有高性能。該圖還顯示,依靠傳統(tǒng)的摻雜p-n結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)PD的高UV性能是具有挑戰(zhàn)性的。ElFys感應(yīng)結(jié)基PD的靈敏度甚至比競爭對(duì)手的UV增強(qiáng)PD高幾倍。
高性能PD在可穿戴健康監(jiān)測中的應(yīng)用
PD的選擇對(duì)PPG測量的準(zhǔn)確性有重大影響。 由于器件負(fù)責(zé)捕獲傳輸或反射光信號(hào),因此無論使用何種軟件算法,其性能都 決定了原始測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
如前一節(jié)所述,ElFys提供基于**黑硅感應(yīng)結(jié)技術(shù)的?性能PD。ElFys SM系列產(chǎn)品專用于需要高靈敏度的穿戴類監(jiān)測應(yīng)用。這些PD封裝在表面貼裝型封裝中,PD附著在印刷電路板(PCB)上,并在光學(xué)環(huán) 氧樹脂中成型以進(jìn)行表面保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)尺寸為3.22 mm2和4.46 mm2,可現(xiàn)貨購買,方便插入式更換,但產(chǎn)品也可以靈活定制,以滿足客戶的特定要求。
PPG應(yīng)用中PD性能最重要的參數(shù)之一是光響應(yīng),它告訴PD每瓦入射光產(chǎn)生多大的輸出電流。更高的值意味著更少的光足以產(chǎn)生同樣強(qiáng)的信號(hào),或者類比地說,對(duì)于相同數(shù)量的光,電信號(hào)更強(qiáng)。圖5給出了封裝的ElFys SM系列產(chǎn)品與另一種先進(jìn)的 PD通常用于PPG的典型響應(yīng)光譜。ElFys**黑硅感應(yīng)結(jié)技術(shù)在綠光波段的靈敏度提高了約50%,在540nm波長的光響應(yīng)高達(dá)0.40 A/W。在紅外波段的響應(yīng)也接近達(dá)到理想值,在630nm時(shí) 性能提高了> 15%,達(dá)到0.47 A/W。
圖5,ElFys黑硅感應(yīng)結(jié)PD的光響應(yīng)與PPG中常用的其他先進(jìn)PD產(chǎn)品的比較。ElFys技術(shù)對(duì)綠光的靈敏度提高了約50%,對(duì)紅光產(chǎn)生增強(qiáng)了大于15%的信號(hào)。
由于圖5中所比較的產(chǎn)品的噪聲水平相似,響應(yīng)的差異直接說明了信噪比的差異。 因此,與其他先進(jìn)的產(chǎn)品相比,ElFys SM組件在給定光強(qiáng)下產(chǎn)生高達(dá)50% 的高頻信號(hào),這意味著PPG測量精度的極大提高。更高的靈敏度也意味著更小的光強(qiáng)度可以更準(zhǔn)確地測量,并且較弱的光信號(hào)從PD產(chǎn)生同樣強(qiáng)的電輸出。因此,PPG模塊的LED可以用更小的電流驅(qū)動(dòng),從而降低了測量的功耗,并提供了提高設(shè)備電池壽命的可能性。更高的光響應(yīng)的第三個(gè)好處是,從一個(gè)占用更小的空間的PD可以獲得相同的信號(hào)水平。這為可穿戴設(shè)備制造商提供了更大的自由度來優(yōu)化其設(shè)計(jì),并使設(shè)備變得更小。
非版權(quán)圖片來自Unsplash
終端用戶受益于光電二極管性能的提高
光電二極管性能的提高為可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的用戶提供了幾個(gè)具體的好處。光測量的更高靈敏度能夠使檢測到之前由于精度有限??法檢測到的新的身體參數(shù),這可能為光學(xué)測量技術(shù)開辟全新的用例,并為可穿戴設(shè)備帶來新的應(yīng)用。在醫(yī)療應(yīng)用中,更高的測量精度可以更準(zhǔn)確地監(jiān)測生命體征改善診斷,甚至有可能挽救生命。另一方面如果患者可以在家中自行監(jiān)測和檢查,只需要護(hù)士或醫(yī)生的遠(yuǎn)程會(huì)診,那么醫(yī)療保健所需的資源數(shù)量就會(huì)減少,這在人口老齡化同時(shí)又缺乏受過教育的人員的現(xiàn)代社會(huì)中至關(guān)重要。 此外,消費(fèi)者可穿戴設(shè)備也支持同樣的目標(biāo),如果它們能讓人們對(duì)自己的健康更感興,并激勵(lì)他們遵循更健康的生活方式,減少對(duì)醫(yī)療保健的需求。
用更靈敏的傳感器持續(xù)監(jiān)測生命體征也可能有助于更早地發(fā)現(xiàn)疾病??纱┐髟O(shè)備可能會(huì)在佩戴者出現(xiàn)任何明顯癥狀之前就顯示出心律失常或睡眠呼吸暫停,這樣就可以在疾病變得過于嚴(yán)重之前及時(shí)開始適當(dāng)?shù)尼t(yī)療治療。
結(jié)論
在本文中,我們探討了高性能光電二極管對(duì)可穿戴健康監(jiān)測的意義。隨著可穿戴醫(yī)療保健技術(shù)在臨床和日常環(huán)境中的使用激增,心率和血氧水平等生命體征監(jiān)測的準(zhǔn)確性至關(guān)重要 。ElFys 的黑硅感應(yīng)結(jié) (Black Silicon Induced Junction)技術(shù)通過消除光學(xué)和電氣損耗,革*性的改變了PD性能,獲得了接近理想的EQE和比任何其他PD產(chǎn)品監(jiān)測得到的更強(qiáng)的信號(hào)。
在CO*ID-19大流行期間,可穿戴設(shè)備的用戶通過觀察心率和體溫的變化,在感染后的幾天前就知道要呆在家里,沒有進(jìn)一步傳播疾病,這在covid -19大流行期間非常具體。
在體育運(yùn)動(dòng)中,光學(xué)測量使基于HR的訓(xùn)練成為可能,而不需要單獨(dú)的不舒服的胸帶。然而,對(duì)于某些類型的運(yùn)動(dòng)來說,測量的準(zhǔn)確性受到限制,因?yàn)檫@些運(yùn)動(dòng)需要非常精確地了解心率。靈敏度的提高將會(huì)緩解這些問題。在其他一些運(yùn)動(dòng)中,如超跑或徒步旅行,可以通過降低能耗的形式利用高PD性能,因?yàn)楫?dāng)體育活動(dòng)可以持續(xù)數(shù)天時(shí),電池壽命至關(guān)重要。
在不犧牲測量精度的情況下使用更小的PD的能力使設(shè)計(jì)更小的可穿戴設(shè)備成為可能。如今,可穿戴式健康監(jiān)測設(shè)備不僅限于智能手表,市場上也有更小的設(shè)備,如戒指和耳塞。隨著PD性能的提高,設(shè)計(jì)師在PPG模塊尺寸上有更大的自由度,甚至可以設(shè)計(jì)更精細(xì)的器件,包括不同形式的珠寶。
這一進(jìn)步轉(zhuǎn)化為最終用戶的切實(shí)利益,從更精確的醫(yī)療診斷到早期疾病檢測。它還增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,降低了功耗,并使更小、更簡潔的可穿戴設(shè)備成為可能。當(dāng)我們擁抱一個(gè)健康和健康至上的未來時(shí),這些創(chuàng)新預(yù)示著可穿戴健康監(jiān)測的新時(shí)代,改善生活和醫(yī)療保健效率。
參考文獻(xiàn)
[1] International Data Corporation. “Global Shipments for Wearable Devices Return to Growth in the Second Quarter of 2023, According to IDC. ” IDC - Wearable Devices
Market Share (accessed November 27, 2023).
[2] M. A. Almarshad et al. “Diagnostic Features and Potential Applications of PPG Signal
in Healthcare: A Systematic Review”, Healthcare, 10: 547 (2022).
[3] J. Heinonen et al. “Modeling field-effect in black silicon and its impact on device
performance”, IEEE Transactions on Electron Devices, 67(4):1645–1652 (2020).
[4] M. A. Juntunen et al. “Near-unity quantum efficiency of broadband black silicon
photodiodes with an induced junction”, Nature Photonics, 10(12): 777-781 (2016).
[5] J. Heinonen, “High-sensitivity photodiodes using black silicon and induced junction”,
Aalto Universi-ty publication series DOCTORAL THESES, 36/2022.
[6] M. A. Juntunen et al. , ”N-type Induced junction Black Silicon photodiode for UV detection”, Proc. SPIE 10249, Integrated Photonics: Materials, Devices, and Applications
IV, 102490I (2017).
[7] M. Garin et al. ”Black silicon UV photodiodes achieve >130% external quantum efficiency”, Physical Review Letters, 125:117702 (2020).
關(guān)于ELFYS公司
ElFys, Inc.成立于2017年,位于芬蘭埃斯波。該公司以阿爾托大學(xué)對(duì)光電探測器技術(shù)的長期研究工作為基礎(chǔ)。我們的核心團(tuán)隊(duì)由前高級(jí)研究人員、工程負(fù)責(zé)人和商業(yè)**人士組成。公司利用位于芬蘭埃斯波的Micronova納米加工中心先進(jìn)的加工設(shè)施:2600平方米的CMOS兼容設(shè)施,適合研發(fā)和半批量生產(chǎn)。為了大批量生產(chǎn),ElFys與外部的歐洲鑄造廠合作。
ElFys提供了比以往任何產(chǎn)品都更靈敏的光傳感器,可以捕捉到每一縷光線。該技術(shù)極大地改善了從健康監(jiān)測到分析儀器和安全x射線成像的任何光傳感應(yīng)用。ElFys光電探測器的卓*性能是基于現(xiàn)代MEMS納米技術(shù)和原子層沉積的創(chuàng)造性結(jié)合。
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
第62屆中國高等教育博覽會(huì)
展會(huì)城市:重慶市展會(huì)時(shí)間:2024-11-15