Überwachung der Vitalparameter
Alle Komponenten, die für den Bau moderner Fitness-Tracker und Patientenmonitore benötigt werden.
ams OSRAM bietet ein komplettes Portfolio an Emittern, Sensoren und Instrumenten für die Überwachung von Vitalparametern.
Vitaldatenüberwachung für smarte Endgeräte
Wie hoch ist Ihre Ruheherzfrequenz, und liegt Ihr Blutdruck im richtigen Bereich?
Sensoren für Vitalparameter waren noch nie so intelligent, genau und verfügbar wie heute. Diese Sensoren haben sich zu tragbaren Fitness-Trackern und Uhren entwickelt und werden immer häufiger in Smartphones, Kopfhörer, Ringen und sogar Pflastern eingesetzt.
Verbraucher nutzen diese Produkte, um ihre Gesundheit, ihre Fitness und ihren Lebensstil zu optimieren, indem sie Blutsauerstoff, Herzfrequenz, Schlafdauer, Atemfrequenz, Körperzusammensetzung, Herzkrankheiten und Hauttemperatur überwachen - die Liste wird immer länger.
Kliniker und Patienten nutzen medizinische Wearable-Sensoren, um den Verlauf von Krankheiten und Therapien kontinuierlich und bequem zu überwachen und so eine individuellere Behandlung mit verbesserter Effizienz und besseren klinischen Ergebnissen zu ermöglichen.
ams OSRAM bietet als einziges Unternehmen ein komplettes Portfolio an Leuchtdioden, Fotodioden, optischen Front-Ends, analogen Front-End-ICs und Temperatursensoren, um alle oben genannten Messungen zu realisieren. Wir unterstützen Entwickler bei der schnellen Realisierung von kompletten, leistungsstarken, stromsparenden und kompakten Lösungen zur Überwachung von Vitaldaten in ihren Produkten. Aktuelle Beispiele dafür, wie unsere Produkte von unseren Kunden eingesetzt werden, finden Sie in der Pressemitteilung über intelligente Ringe und Überwachungslösungen für Frauen.
Aktuelle Beispiele dafür, wie unsere Produkte von unseren Kunden eingesetzt werden, finden Sie in der Pressemitteilung über Smart-Ringe und Überwachungslösungen für Frauen.
Alle wichtigen Komponenten an einem Ort
Die optische Vitalparametermessung beginnt mit der Erfassung von Photoplethysmographie-Signalen (PPG). Eine LED strahlt Licht in die Haut ein, und eine benachbarte Fotodiode erfasst die durch Veränderungen des Blutflusses verursachten Schwankungen in der Lichtabsorption. Durch die Erfassung von PPG-Signalen mit mehreren Wellenlängen lassen sich zudem Bluteigenschaften wie die Sauerstoffsättigung ableiten. Anschließend werden Algorithmen auf die PPG-Signale angewendet, um wichtige Vitalparameter wie Herzfrequenz (HRM), Herzfrequenzvariabilität (HRV) und Blutsauerstoffsättigung (SpO2) abzuleiten.
Elektrische Vitalparameter verstärken kleine Spannungs- und Impedanzänderungen über Elektroden, die mit der Haut in Kontakt stehen, um Signale wie Elektrokardiogramm (EKG), galvanische Hautreaktion (GSR) und Bioimpedanz (Bio-Z) abzuleiten.
Temperaturmessungen können zudem zur Ableitung der Körperkerntemperatur genutzt werden.
Durch die Zusammenführung all dieser Sensordaten können fortschrittliche Algorithmen weitere Kennzahlen wie Blutdruck, Atemfrequenz und Biomarker wie VO₂ max sowie die Ruheherzfrequenz ableiten oder zusätzliche Informationen wie Fruchtbarkeit, Körperzusammensetzung und Erholungsrate liefern.
ams-OSRAM ist der einzige Anbieter, der ein komplettes Portfolio an Leuchtdioden, Fotodioden, optischen Frontends und analogen Frontend-ICs anbietet, um alle oben genannten Messungen zu realisieren. Wir unterstützen Entwickler dabei, komplette, leistungsstarke, stromsparende und kompakte Lösungen zur Überwachung von Vitalparametern in ihren Produkten schnell zu realisieren.
Optische Front-End-Module (OFE)
Die Platzierung von LEDs und Fotodioden zur Erzielung eines hochwertigen und zuverlässigen PPG-Signals ist nicht einfach. Die optische Kopplung der einzelnen Komponenten mit der Haut muss maximiert, direktes Übersprechen jedoch minimiert und Streulicht aus der Umgebung vermieden werden. High-End-Produkte können Konstellationen aus mehreren LEDs, Fotodioden und Wellenlängen einsetzen, um die Auswirkungen von Bewegungen des Benutzers zu minimieren und fortschrittlichere Signale abzuleiten.
Die optischen Front-End-Module von ams OSRAM integrieren unsere Hochleistungs-LEDs und Photodioden. Diese sind optimal für die Signalstärke mit entsprechender optischer Isolierung platziert und können in Produkte eingebaut werden, die die Haut berühren.
Mit diesen Optical Front Ends können Designer hochleistungsfähige PPG-Messungen mit einem Minimum an Komplexität in Design und Herstellung liefern.
Analoges Frontend (AFE)
Unsere hochmodernen Analog-Front-End-ICs sind eine Ein-Chip-Lösung zur Ableitung hochwertiger digitaler PPG-, EKG- und Bioimpedanzmessungen direkt von LEDs, Photodioden und Hautelektroden.
Zu den integrierten Funktionen gehören LED-Treiber, Photodiodenauslesung, elektrische Signalverstärker, Sequenzierung über aufeinanderfolgende Messimpulse, Analog-Digital-Wandlung und Signalverarbeitung. Die Konfiguration und das Auslesen der digitalen Signale werden dem Prozessor über SPI/I2C zur Verfügung gestellt.
Unsere AFEs sind speziell für sehr hohe Signal-Rausch-Verhältnisse optimiert und bieten zahlreiche Möglichkeiten zur Verbesserung der Signalqualität. Sie sind außerdem für einen geringen Stromverbrauch optimiert und in Gehäusen mit kleiner Grundfläche und geringer Höhe erhältlich.
Dies ermöglicht es Entwicklern, Gesundheits- und Fitnessmonitore der Spitzenklasse in winzigen Formfaktoren mit mehrtägigen Intervallen zwischen den Batterieaufladungen zu entwickeln. Zum Beispiel Ohrhörer, Fitnessbänder, Smartwatches, Sportuhren und intelligente Pflaster.
Licht emittierende Dioden (LEDs)
LEDs, die speziell für die Überwachung von Vitalparametern in Anwendungen mit eingeschränktem Stromverbrauch entwickelt wurden. Wir bieten LEDs in Grün, Rot, Infrarot und allen relevanten Wellenlängen an. Sie bieten einen hohen Umwandlungswirkungsgrad und eine niedrige Vorwärtsspannung, wodurch der erforderliche Antriebsstrom minimiert wird, was den Entwicklern ermöglicht, die Batterielebensdauer von tragbaren Produkten zu maximieren.
Fotodioden (Lichtsensoren)
Photodioden, die für leistungsstarke PPG-Messungen optimiert sind. Unsere neuesten Chip-LED- und TOPLED-D-Photodioden bieten eine höhere Empfindlichkeit und eine viel höhere Linearität als die heute auf dem Markt befindlichen Standard-Photodioden. Darüber hinaus sind unsere Gehäuse so optimiert, dass die lichtempfindliche Fläche innerhalb der Gehäusegrundfläche maximiert und die ästhetische Integration optisch ablenkender Elemente minimiert wird.
Dies ermöglicht es den Entwicklern, hochwertige Produkte zu entwickeln, die genauere und zuverlässigere Messungen liefern, auch unter schwierigen Umgebungslichtbedingungen.
Algorithmen für HRM, Sp02 und Atmungsrate
ams OSRAM bietet Algorithmen zur Messung von Herzfrequenz (HRM), Blutsauerstoff (Sp02) und Atemfrequenz. Diese Algorithmen wurden speziell für die PPG-Ausgabe unserer LED, PDs und AFEs optimiert und nach CTA- und IEC-Normen validiert. So können Entwickler schnell komplette und leistungsstarke Lösungen für die Überwachung von Vitaldaten entwickeln.
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Vital sign measurement in wearable devices: A guide to applications, components & what’s next in health sensing
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