生物传感的新可能性

探索为什么二极管天博体育官网器代表了支持下一代可穿戴健康监视器快速出现的关键技术。

 

2023年9月20日coherent

生物传感二极管天博体育官网器

消费电子设备的关键趋势是智能手表和其他可穿戴设备的发展,以提供个人健康监控。从心率监测开始,通常包括心率变异性(压力),血压和血氧监测。正在开发还可以进行水合或乳酸监测以评估肌肉疲劳的设备正在开发中。有声称,完全无创的葡萄糖监测器将很快可用,这将改善糖尿病患者的生活质量。

这是什么意思?有两个需求驱动因素增加了健康监测能力:

  • 首先,是对医疗保健的预防/维护方法的渴望,在这种情况下,在可能会引起重大症状之前就可以识别并解决了潜在的问题。  

  • 第二,生物传感设备可以在为医生和患者提供实施更多个性化医学解决方案所需的信息(例如用于管理慢性健康状况)中所需的关键作用。

 

为什么二极管天博体育官网

从技术角度来看,监视应用程序都涉及某种类型的光学传感技术。上面提到的新的,更高级的应用程序(例如乳酸,葡萄糖和水合监测)都依赖于取决于天博体育官网光源特性的光学技术。

哪种天博体育官网?天博体育官网在功率,波长,大小,成本,脉冲特征和其他参数方面差异很大。 (我们知道,因为我们几乎可以在连贯的情况下制作各种天博体育官网!)。。

对于可穿戴健康监视器(或一般消费电子设备)等应用程序,必须满足四个关键的天博体育官网要求:

  1. 低成本

  2. 小/轻质尺寸

  3. 低功耗

  4. 可靠性

二极管天博体育官网(通常称为天博体育官网二极管)是唯一可以满足所有这些要求的天博体育官网器。

 

一些可穿戴设备的当前和未来应用:

  • 心率监控

  • 血氧监测

  • 水合监控

  • 葡萄糖监测

  • 乳酸监测

  • 疾病检测和个性化医学

 

VCSELS路线图以消费者应用为主导

二极管天博体育官网器有许多不同的品种,并且在宽波长范围内可用。截至今天,对于大多数光学传感应用,最流行的二极管天博体育官网类型是VCSEL(发音为“ vixel”)。。

VCSEL比其他二极管天博体育官网器的关键优势是它从顶部表面发出光。 VCSEL在近红外(NIR)中可用,范围从750 nm到1200 nm,并提供不需要复杂光学器件的圆形光束。这种特征使集成变得容易,并最大程度地减少了许多应用中的总重量和成本。

因为这些优势,VCSELS广泛用于消费电子设备的各种应用中。这些应用程序从光学计算机鼠标的导航,游戏机中的车身跟踪,到智能手机和平板电脑中的邻近和面部识别传感器以及3D扫描仪。它们还用于汽车传感应用程序,以实现自动驾驶以及驾驶员和乘客监控应用程序。此外,VCSEL甚至开始用于大脑成像(FNIRS)。

顺便说一句,VCSEL也广泛用于数据中心的光学通信中。 VCSELS的快速调制功能,易于集成和出色的成本对性比率非常适合需要极高带宽的距离数据链路较短,这正是数据中心需要支持支持爆炸性增长的人工智能(AI)应用程序.

目前,最大的二极管天博体育官网器应用程序是智能手机的面部识别,它使用两个VSCEL阵列在940 nm处发射红外光。多大? Well Coohent已经为消费电子应用提供了超过2000亿VCSEL发射器。之所以可以这样做,是因为我们已经在VCSEL制造业上进行了大量投资,建造并带来了在线新工厂,并将生产从75毫米缩小到150毫米瓦金夫。实际上,今天,我们使用具有相应高产和经济产品的成熟工艺是世界上最大的VCSEL垂直整合制造商。

除VCSELS外,连贯还制造了另一种类型的天博体育官网二极管:Edge发射天博体育官网(EEL)。这种类型的天博体育官网从芯片的侧面发出光,并带有稍微椭圆形的束形。 Edge发射天博体育官网器的主要优点是它们的体系结构与启用不同波长范围的不同材料系统兼容。我们将基于艾尔斯(Eels)基于艾耐甲酯,磷酸二磷脂以及耐加仑的抗乙酰胺,并覆盖从近红外(NIR)向上750 nm的近红外(NIR)覆盖,超过短波红外(SWIR)到中型红外(miR)(miR),最高为3000 nm。较长的波长范围(SWIR和MIR)与生物感应应用特别相关,因为这是光与人体中存在的生物分子相互作用的地方。边缘发射器也以大量生产,并用于消费电子设备,尽管不像VCSELS那样广泛。一个众所周知的应用程序是在智能手机中,Edge发射器启用了最先进的接近传感器。

 

集成供应商的集成解决方案(图片)

a二极管天博体育官网例如VCSEL是能为许多可穿戴医学传感设备供电的光源,它只是完整的光子传感系统的一部分。其他关键组件包括光电探测器(光电二极管)和增益芯片,例如半导体光放大器(SOA)。  

相干是垂直集成的光子制造商,是这些核心组件类型的量供应商。与光子学领域中的其他利益相关者一起,我们认为未来的应用将越来越多地依靠光子集成电路(PIC)模式来集成系统级别的组件并实现可穿戴电子设备所需的小型形式。图片是主导电子世界的IC的光子等效物。

 

天博体育官网二极管电子

 

连贯的位置很好地支持了这一趋势,因为我们还将图片在光学通信应用中使用。 

 

生物传感的未来在这里

总而言之,将添加新的生物感应功能。许多新功能都依赖于使用二极管天博体育官网源的光学传感。

连贯的位置已经很好地支持这些应用程序,作为二极管天博体育官网器的垂直集成的制造商已经提供了大量的鳗鱼和VCSELS用于消费电子行业。此外,我们的投资组合和专业知识包括制造生物传感器所需的互补技术,例如光电二极管,增益芯片和光子综合电路。