醫療保健從專(zhuān)業(yè)向家庭及個(gè)人延伸

作者/ADI公司亞太區醫療行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理 王勝

可穿戴近幾年發(fā)展如火如荼，但就目前的發(fā)展現實(shí)而言，可穿戴產(chǎn)品處在基本的運動(dòng)監測以及少量的健康數據的采集和處理階段。ADI認為可穿戴設備產(chǎn)品形態(tài)的發(fā)展趨勢和演變，有三個(gè)重要階段：目前的階段，設備有基本的健康和運動(dòng)監測功能。通過(guò)這幾年的發(fā)展，這已經(jīng)不能滿(mǎn)足用戶(hù)對設備的更多功能需求。例如，人們會(huì )進(jìn)一步希望知道跑步從一公里到五公里身體出現了哪些變化？經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運動(dòng)鍛煉，除了步數的變化，比如心率、血壓、體脂等其他更綜合的身體指標發(fā)生了哪些變化呢？這將是下一階段要完善的。階段二：用戶(hù)自身健康數據更全面的采集處理處理和環(huán)境的數據附加。環(huán)境數據和生理體征數據融合在一起，可以生成更多的有用的數據反饋給消費者，這將是接下來(lái)一個(gè)可以說(shuō)是必然的趨勢，其實(shí)很多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始預研這些產(chǎn)品和技術(shù)。階段三：人工智能的重要介入和數據端口。

從功能角度，我們認為智能可穿戴設備應該是疾病預防、生活方式（如運動(dòng)健康，環(huán)境監測等）的量化指導、健康監測及護理在醫院內外的互相延伸和互補，以及各類(lèi)智能設備互聯(lián)互通的接入和橋梁（如智能家居等）。

ADI認為智能可穿戴設備一會(huì )持續發(fā)展，包括技術(shù)的提升和商業(yè)模式及規模的不多擴展。尤其是可穿戴形態(tài)的健康類(lèi)產(chǎn)品，將進(jìn)一步覆蓋醫院內外，甚至會(huì )有來(lái)越多的OTC類(lèi)穿戴產(chǎn)品出現。初期階段可能是針對某些特點(diǎn)的疾病的監測或預防，例如心臟類(lèi)疾病。

除此以外，在傳統的專(zhuān)業(yè)醫療電子領(lǐng)域，醫療電子的發(fā)展趨勢將會(huì )有如下特征：中國的醫療電子設備公司的產(chǎn)品將向中高端產(chǎn)品系列延伸，例如數字DR，多層CT, 高端彩超以及其他大型醫療影像設備，增加全球的醫療電子市場(chǎng)份額；政府會(huì )持續加大力度扶持中國本土企業(yè)，包括直接引進(jìn)核心的海外人才以及資金投入，渠道支持等；越來(lái)越多的醫療功能設備會(huì )從醫療機構延伸到社區，家庭以及個(gè)人，遠程傳輸及實(shí)時(shí)健康數據采集會(huì )進(jìn)一步普及。遠程醫療以及以及某些醫療服務(wù)中心，例如醫療影像中心等會(huì )陸續出現，專(zhuān)門(mén)提供患者檢測服務(wù)，這樣通過(guò)共享信息，以提供醫療資源的使用效率，并同時(shí)解決醫療資源分布不均的問(wèn)題。

從具體的市場(chǎng)應用來(lái)看，X射線(xiàn)數字影像包括CT和DR在2015年開(kāi)始就有越來(lái)越多新的自主研發(fā)的產(chǎn)品及品牌面世，打破國外品牌在這一相對高端產(chǎn)品中的壟斷地位；專(zhuān)業(yè)醫療的可移動(dòng)的穿戴設備，也必將實(shí)質(zhì)性的增長(cháng)，也就意味著(zhù)技術(shù)方案的成熟、產(chǎn)品形態(tài)在市場(chǎng)中的接受度、業(yè)務(wù)的運營(yíng)模式等都將取得大的突破。從專(zhuān)業(yè)的醫療結構向社區、家庭及個(gè)人延伸必將是趨勢所在。而且，我可以預測到，將來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的成熟，以及行業(yè)生態(tài)系統及商業(yè)模式的完善，可穿戴產(chǎn)品將統一覆蓋消費領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品也會(huì )覆蓋醫療級的編寫(xiě)可穿戴產(chǎn)品，二者差異將逐漸縮小。

除此以外，硬件端的數據采集和云端處理能力和服務(wù)模式的并行發(fā)展也是這一領(lǐng)域在技術(shù)、使用體驗和業(yè)務(wù)模式創(chuàng )新和提升的必然趨勢。

可穿戴產(chǎn)品面臨的挑戰

便攜式、可移動(dòng)式以及可穿戴式以及遠程化的應用對設備端的傳感器的信號采集及多芯片融合提出更高的要求，尤其是在性能，功耗，體積以及方案的完整性方面都與傳統的稍大型設備有很大不同，其整體要求更苛刻。同時(shí)，由此也帶來(lái)新的市場(chǎng)機會(huì )，例如高性能及低功耗的先進(jìn)傳感器產(chǎn)品備受市場(chǎng)青睞，模擬混合信號處理，無(wú)線(xiàn)傳輸等方面都在催生新的而且龐大的市場(chǎng)機會(huì )。同時(shí)，技術(shù)和方案的服務(wù)同樣重要，尤其對新的醫療設備提供商，數據的深入分析和反饋到最終用戶(hù)，也將成為新的業(yè)務(wù)模式。

精確測量固然是重要的指標，尤其是對于健康可穿戴類(lèi)產(chǎn)品。對于精準測量目標的達成，我們自然有克服諸多挑戰和難題待。影響測量精準性的因素眾多，除了用于設備的芯片的精度以外，數據處理的算法、產(chǎn)品的結構、生產(chǎn)環(huán)節誤差的控制以及用戶(hù)的使用方法及環(huán)境等都會(huì )嚴重影響最終的測量的精確性，同時(shí)也要考慮多傳感器見(jiàn)的協(xié)同工作以及彼此避免干擾等。例如，ADI的產(chǎn)品在芯片設計之初就考慮以上諸多因素的，最大限度的幫助用戶(hù)和使用者避免以上設計和生產(chǎn)及使用中的各類(lèi)因素，力爭達到測量精度要求。例如如我們提供出來(lái)單獨的傳感器和電路芯片，我們還提供給客戶(hù)系統級模塊，進(jìn)而在體積，功耗尤其在客戶(hù)的生產(chǎn)環(huán)節大大降低產(chǎn)品的可靠性，一致性及可靠性的挑戰。進(jìn)而提高整體性能和測量精確性。除此以外，多傳感器的融合也對芯片工藝和封裝技術(shù)提出更高的要求，ADI在此方面已經(jīng)走在行業(yè)的前沿，并繼續引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展。對于原器件的要求已不再是單一芯片層面，而是更高集成度及子系統級的模塊化方案，同時(shí)要求體積，功耗以及成本都能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，尤其是在性能和可靠性方面，不能因為集成度的提升有任何的降低。除此以為，本地化系統級的技術(shù)服務(wù)以及快速的新產(chǎn)品迭代也是芯片廠(chǎng)商面臨的挑戰。

ADI新技術(shù)

實(shí)際上ADI的技術(shù)或者產(chǎn)品是貫穿健康領(lǐng)域整個(gè)鏈路的，包括預防、診斷、治療以及管理階段的，之前我們更關(guān)注在診斷和治療，現在因為移動(dòng)醫療的興起，對預防及管理類(lèi)的，就是病前和院外處置相關(guān)的檢測設備包括監測設備越來(lái)越重視，同時(shí)還有慢性病管理方面需要日常增多的，在監測手段和方法上面可能都有催生了新的產(chǎn)品形態(tài)和相應的技術(shù)革新要求。我們的相關(guān)方案將幫助醫院內的醫生和院外的普通用戶(hù)更加方便采集和處理各類(lèi)健康數據和問(wèn)題。所以，ADI在繼續保持我們專(zhuān)業(yè)醫療電子領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品方案的投入的同時(shí)，我們更會(huì )看重病前的預防和監測，尤其是在智能可穿戴應用領(lǐng)域，或者日常監護處理方面。在整個(gè)醫療的產(chǎn)業(yè)鏈里面，專(zhuān)業(yè)醫療機構和家庭個(gè)人的健康應用從不同的功能劃分的角度，ADI都是有涉足，我們是兩手抓，一個(gè)是專(zhuān)業(yè)的，一個(gè)是新型的。當然了，不言而喻對不同的應用領(lǐng)域客戶(hù)面臨的挑戰、設計面臨的挑戰，和對供應商方案的要求也是不一樣的。我們會(huì )區別對待，在提供先進(jìn)的芯片產(chǎn)品的同時(shí)，專(zhuān)注解決客戶(hù)和最終用戶(hù)的系統級和使用上的痛點(diǎn)。

ADAS1131及ADAS1135 業(yè)內首款”的256 通道、24 位電流數字轉換器模塊適于多通道、小電流采集數據的醫療CT(計算機斷層)、工業(yè)和安檢掃描儀，及光電二極管傳感器應用。ADAS1131的主要技術(shù)特性包括：無(wú)電荷損失、無(wú)死區時(shí)間的同步采樣；超低噪聲；可配置電流輸入范圍；集成了2個(gè)可配置采樣速率的高速 ADC、內部緩沖器、用于數據采集的去耦和旁路電容；每通道功耗3mW，；LVDS/CMOS串行接口；片上溫度傳感器。ADAS1131采用15x15mm的324引腳扁型SiP BGA封裝，內部包含了電源和基準電壓的去耦電容。球柵陣列為18x18全陣列，焊球間距為0.8mm，焊球直徑0.45mm。0.8mm的焊球間距可使引腳間多布線(xiàn)，從而減少很多激光孔和埋孔，提高PCB的成品率、可靠性，進(jìn)而降低成本。

ADAS1256 COF（Chip-On-Flex）256通道集成前端模塊，適用于數字X射線(xiàn)

除了單芯片集成256通道、16位分辨率、22us線(xiàn)路掃描速度等性能外，ADAS1256 COF解決方案還提供了9種功耗模式，因為我們知道，功耗與噪聲不能同時(shí)達到最低的要求，所以功耗模式的切換功能就能使得用戶(hù)自行選擇適應當時(shí)需求的最佳功耗、噪聲模式。對于病人來(lái)說(shuō)，最關(guān)心的是輻射劑量。因為在做各種檢查時(shí)，X射線(xiàn)對病人本省也會(huì )造成傷害。對于這點(diǎn)，ADAS1256 COF解決方案降低探測器本身的噪聲，所以在X射線(xiàn)劑量很少時(shí)，低噪聲的探測器也能夠接收并清晰呈現圖像。

另外ADI的應用與超聲的模擬前端芯片解決方案為例，如下圖所示為對此類(lèi)產(chǎn)品衍生過(guò)及代表產(chǎn)品的總結。

在迎合便攜式設備中電源管理特定的低功耗，小體積及低成本的要求方面，ADI也加大投入。例如ADP150，ADP160等，在可穿戴市場(chǎng)都有很好的表現。尤其是在光電法測量生理體征信號方面，ADI的ADPD系列傳感器及信號處理方案，正在被幾乎所有大的品牌客戶(hù)設計使用。專(zhuān)門(mén)應用于光電法的各類(lèi)生理體征信號的監測的具有獨特優(yōu)勢的產(chǎn)品ADPD系列產(chǎn)品，例如ADPD142，APD153, ADPD144以及ADPD174等是目前市面上(可以看到的)集成最高（Photodiode +LED + 模擬前端采集AFE +LED driver + 環(huán)境光抑制等，輸出就是I²C的數字量），也是體積最小,功耗最低（十分靈活的配置），性能最好（在體積，功耗都很有優(yōu)勢的同時(shí)）以及非常成熟的方案（早已有大量出貨）解決方案?？捎糜谠\斷級產(chǎn)品也可適用于消費級的產(chǎn)品相關(guān)體征信號的采集，例如心率，血氧含量等。例如支持多種便攜式醫療及可穿戴健康領(lǐng)域的高精度、低功耗片上計量?jì)xADuCM350已在國內和國外的幾家有代表性的大客戶(hù)中都取得里程碑式的進(jìn)展。此芯片可以融合接入包括光電、心電、運、生理阻抗測量以及其他多種模擬和字輸出的各類(lèi)傳感器，真正實(shí)現多傳感器的有機融合。

突破性的超低功耗3軸數字MEMS產(chǎn)品ADXL362在運動(dòng)檢測喚醒模式下功耗僅為300 nA，其超低功耗的特征是可穿戴運動(dòng)監測設備的理想解決方案；

ADI的系列低功耗、單導聯(lián)、心率監護儀模擬前端 (AFE) AD8232以及最新的AD8233，專(zhuān)為滿(mǎn)足新興的健身設備、便攜式/佩戴式監控設備和遠程健康監護設備的ECG信號調理要求而設計。與當前很多集成解決方案中采用的拓撲結構不同，AD8233高度靈活的模擬濾波配置采用雙極高通濾波器，結合芯片內部的儀表放大器架構和無(wú)使用約束運算（增益）放大器，支持用戶(hù)采用多極低通濾波技術(shù)來(lái)消除線(xiàn)路噪聲和其他干擾，并可提供在關(guān)斷（shutdown）模式下的導聯(lián)脫落監測功能。它為系統設計人員提供了靈活性，將健身和醫療監護的價(jià)值和性能提升到一個(gè)新的水平。另外一款高集成度的ADAS1000完全可以用于類(lèi)似的應用場(chǎng)合，提供高質(zhì)量高集成的多導聯(lián)心電，呼吸及起搏器檢測以及其他功能于一身的解決方案，是高性能診斷級ECG監測的首選方案。