新たなバイタルサイン監視製品を開発するための専門家パートナー

初めは、ステップの計数でした。運動追跡用のリストバンドが、生活のスタイルのモニタリングに広く注目を集めるきっかけとなりました。初期に利用を開始した人々はすぐに、毎日の歩行ステップの計数を習慣に取り入れ、結果を友人、家族、同僚と共有し始めました。

初期のウェアラブルデバイスの機能は制限されていました。活動の測定を可能にするコンポーネントの性能が飛躍的に改善されたことで、現在市販されるスマートウォッチ、スマートリング、スマートリストバンドなどの製品は、はるかに多くの物理的パラメーターを、非常に高精度に測定できます。当社は、この流れが今後も続くと予測しています。

見ての通り、こうした重要なコンポーネントすべてで機器メーカーが頼りにできる企業は1社しかありません：ams OSRAMです。このため、当社は生理的測定用の新しい、画期的なウェアラブル市販製品を開発するメーカーにとって、最適なパートナーです。

 

「自己定量化」の出現

ウェアラブル技術が採用されたことで、「自己定量化」のアイデアが生まれました。これは、人々が個人的な健康について考える方法を一変させます。これまで、人々は良好な健康状態に結びつく一連のガイドラインや原則に従っていました。こうしたアドバイスは通常、健全な食生活、定期的な運動、深い睡眠などでした。人々は時々診療所で健康診断を受けられますが、健康に対するライフスタイルの影響を継続的に測定する方法はありませんでした。

ウェアラブルデバイスが導入されたことで情報がより豊富になることが約束され、リアルタイムに健康状態を詳しく知りたい消費者の要求を生み出しました。ライフスタイルが健康状態に与える影響を見せる実用的な測定です。これは、西洋世界でのヘルスケアシステムでデータ分析、人工知能、その他の高度な技術の普及によって後押しされた流れの一環であり、「4Pヘルスケア」（participative（全員参加）、predictive（予測可能）、preventive（予防可能）、personalized（個別化））と呼ばれます。

健康の重要な測定は、これまで医療従事者が長い間頼ってきた、バイタルサインです。心拍数、血中酸素飽和度（SpO2）、血圧、体温、心電図（ECG）で電気的に測定した心臓の活動などの要素です。ams OSRAMが提供する高度な光学/電気半導体システムとソフトウェアのおかげで、ウェアラブルシステムもこうしたバイタルサインの測定をこなせ、一部の例では病院の専用機器とほぼ同じ精度を誇ります。

実際、消費者向け技術と医療技術の融合が可能となる点まで、技術は進化し続けています。患者はじきに、例えば心臓の専門医と面談する際に、スマートウォッチで測定された心拍数とECGのログをリアルタイムに提供できるようになるはずです。

新たなウェアラブル技術：精度の改善、消費電力の低下

消費者向け技術と医療技術の境目が薄れていくか否かは、ウェアラブルデバイスで取得したデータの精度と信頼性にかかっています。幸いなことに、ウェアラブルデバイスの測定性能は常に改善しています。これは、そこで使用される光学/電気コンポーネントの進化が主な理由です。 

スマートウォッチまたはリストバンドは、光学的に心拍数と血中酸素飽和度を測定します。LEDが装着者の腕の組織へ光を放射し、フォトダイオードが検出器へ放散された光の量を測定します。血管内の血量とその酸素飽和度の違いは、フォトダイオードが検出する放散された光の輝度の変化に表れます。光電式容積脈波記録法（PPG）と呼ばれるこの光学測定テクニックのおかげで、ウェアラブルデバイスは心臓と肺臓の活動を追跡できます。

光学技術の点から言えば、手首はLEDやフォトダイオードを配置して動作させるのが難しい場所です。光学コンポーネントと装着者の皮膚との間で、安定したインターフェースを維持するのが簡単ではありません。このため、バイタルサインのモニタリングシステムは、以下の要素を組み合わせる必要があります：


システム全体が低ノイズと高信号対雑音比（SNR）に最適化され、デバイスのバッテリー駆動時間を可能な限り延ばすよう、消費電力を最小限に抑えられています。こうした要件を満たすため、ams OSRAMは最近、バイタルサインアプリケーションに向けた、新たな特殊コンポーネントを発表しました。 

新型のSFH 7018は、斬新な2洞設計を持つマルチLED（赤/緑/赤外線）です。緑色（心拍数測定）、赤色、赤外線ソース（SpO2測定）間の干渉を最小限に抑えます。SFH 7018の赤色と赤外線エミッタは旧世代の製品よりも輝度を40%引き上げており、緑色LEDの輝度は2倍に高められています。輝度を改善したことでLED電流を減らし、このため消費電力が抑えられています。一方、信号品質は劣化していません。

TOPLED® D5140、SFH 2202フォトダイオードは、ウェアラブルデバイスでよく用いられる標準のフォトダイオードを上回る性能を発揮します。高い感度とさらに高い直線性を誇るSFH2202は、ウェアラブルデバイスのメーカーが、周囲光が不足した環境で消費電力を落としつつ、心拍数とSpO2測定を改善することを可能にします。

ams OSRAMは、AS7058も発表しました。SFH 7018などのLEDを駆動するAFEで、SFH 2202やECGの電極などのセンサから受信した信号を処理します。AS7058の驚くべき特徴は低ノイズ性能です。最大120dBと、非常に高い光学信号の信号対ノイズ比を達成し、ECG測定でも同様に高い性能を示します。手首は光学測定が難しい箇所であるため、フォトダイオードが生成する光学信号は微弱です。低ノイズのAS7058はこうした微弱信号やFCG電極の低電圧出力から最大限の情報を取得し、デバイスのアルゴリズムを有効にしてバイタルサインを正確に測定できるようにします。

AS7058はその他のバイタルサインパラメーターの測定結果も出力します：皮膚電位の活動は発汗と、一意の身体インピーダンス（BioZ）を測定でき、身体組成と肥満度指数（BMI）の正確な測定に利用できます。

バイタルサインのモニタリングシステム設計で最も役に立つ情報源

エミッタ、センサ、AFE、関連デバイスなどのコンポーネントを革新的な製品の試作へ集約し、動作を最適化させるのは、非常に手間のかかる開発作業です。ここでは、バイタルサインシステムの設計に関する当社の専門家が提供するサポートが、非常に威力を発揮することが確認されています。

ams OSRAMが顧客へ提示するデモ用の設計でご覧いただけるように、SFH 7018、SFH 2202、AS7058などのコンポーネントは互いと連携するよう設計されているため、当社は独自のメリットを提供できます。ams OSRAM製品は、心拍数、SpO2、呼吸数などを計算する、完成されたアルゴリズムの支援も受けています。

バイタルサインのモニタリング製品に加え、ams OSRAMは超高精度なデジタル温度センサも提供します。1.5mm x 1.0mmのWLCSPパッケージで提供されるAS6221は、非常に消費電力が低く、身体温度で非常に高い精度を示します：20°C～42°Cで精度は±0.09°であり、医療と健康のモニタリング製品での使用に理想的です。



システムに不可欠なコンポーネントを提供することで、当社のエンジニアリングチームは顧客のバイタルサインのモニタリング試作品で、問題の原因をより簡単に特定して解決できます。これには光学ノイズ、電気ノイズ、機械的不安定性、その他など、技術的要素が含まれます。ams OSRAMは、一連の競合サプライヤーよりも素早く、またより手軽に、開発者をソリューションへ導けます。

主なポイント：4P医療の出現と、パーソナライズされたヘルスケアの需要が、正確で実用的な健康とライフスタイルのデータを提供するウェアラブルデバイスに対する要求の高まりにつながっています。このため、この刺激的な市場に、より多くのメーカーやスタートアップ企業が集まっています。

本ブログ記事の執筆時点では、当社はバイタルサイン測定に不可欠なコンポーネントをすべて供給できる、唯一の大企業だと自負しています。このため、消費者が最も健康的な生活を送れるよう、メーカーが差別化され付加価値を持つ製品を創造する場合、ams OSRAMは最高のパートナーです。

 

当社のチームへお問い合わせください。御社の設計でバイタルサインモニタリングを最大限に活用するために当社がどう支援できるか、ぜひ話し合いましょう。