醫(yī)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(qū)醫(yī)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(xiàn)實(shí)而言，可穿戴產(chǎn)品處在基本的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)以及少量的健康數(shù)據(jù)的采集和處理階段。ADI認(rèn)為可穿戴設(shè)備產(chǎn)品形態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)和演變，有三個(gè)重要階段：目前的階段，設(shè)備有基本的健康和運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)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(duì)設(shè)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(xiàn)了哪些變化？經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)鍛煉，除了步數(shù)的變化，比如心率、血壓、體脂等其他更綜合的身體指標(biāo)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(shù)據(jù)更全面的采集處理處理和環(huán)境的數(shù)據(jù)附加。環(huán)境數(shù)據(jù)和生理體征數(shù)據(jù)融合在一起，可以生成更多的有用的數(shù)據(jù)反饋給消費(fèi)者，這將是接下來(lái)一個(gè)可以說(shuō)是必然的趨勢(shì)，其實(shí)很多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始預(yù)研這些產(chǎn)品和技術(shù)。階段三：人工智能的重要介入和數(shù)據(jù)端口。

從功能角度，我們認(rèn)為智能可穿戴設(shè)備應(yīng)該是疾病預(yù)防、生活方式（如運(yùn)動(dòng)健康，環(huán)境監(jiān)測(cè)等）的量化指導(dǎo)、健康監(jiān)測(cè)及護(hù)理在醫(yī)院內(nèi)外的互相延伸和互補(bǔ)，以及各類(lèi)智能設(shè)備互聯(lián)互通的接入和橋梁（如智能家居等）。

ADI認(rèn)為智能可穿戴設(shè)備一會(huì)持續(xù)發(fā)展，包括技術(shù)的提升和商業(yè)模式及規(guī)模的不多擴(kuò)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(yī)院內(nèi)外，甚至?xí)衼?lái)越多的OTC類(lèi)穿戴產(chǎn)品出現(xiàn)。初期階段可能是針對(duì)某些特點(diǎn)的疾病的監(jiān)測(cè)或預(yù)防，例如心臟類(lèi)疾病。

除此以外，在傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)醫(yī)療電子領(lǐng)域，醫(yī)療電子的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)有如下特征：中國(guó)的醫(yī)療電子設(shè)備公司的產(chǎn)品將向中高端產(chǎn)品系列延伸，例如數(shù)字DR，多層CT, 高端彩超以及其他大型醫(yī)療影像設(shè)備，增加全球的醫(yī)療電子市場(chǎng)份額；政府會(huì)持續(xù)加大力度扶持中國(guó)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(yī)療功能設(shè)備會(huì)從醫(yī)療機(jī)構(gòu)延伸到社區(qū)，家庭以及個(gè)人，遠(yuǎn)程傳輸及實(shí)時(shí)健康數(shù)據(jù)采集會(huì)進(jìn)一步普及。遠(yuǎn)程醫(yī)療以及以及某些醫(yī)療服務(wù)中心，例如醫(yī)療影像中心等會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)，專(zhuān)門(mén)提供患者檢測(cè)服務(wù)，這樣通過(guò)共享信息，以提供醫(yī)療資源的使用效率，并同時(shí)解決醫(yī)療資源分布不均的問(wèn)題。

從具體的市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，X射線數(shù)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(guó)外品牌在這一相對(duì)高端產(chǎn)品中的壟斷地位；專(zhuān)業(yè)醫(yī)療的可移動(dòng)的穿戴設(shè)備，也必將實(shí)質(zhì)性的增長(zhǎng)，也就意味著技術(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(yùn)營(yíng)模式等都將取得大的突破。從專(zhuān)業(yè)的醫(yī)療結(jié)構(gòu)向社區(qū)、家庭及個(gè)人延伸必將是趨勢(shì)所在。而且，我可以預(yù)測(cè)到，將來(lái)隨著技術(shù)的成熟，以及行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及商業(yè)模式的完善，可穿戴產(chǎn)品將統(tǒng)一覆蓋消費(fèi)領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品也會(huì)覆蓋醫(yī)療級(jí)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(shù)據(jù)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(yàn)和業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新和提升的必然趨勢(shì)。

可穿戴產(chǎn)品面臨的挑戰(zhàn)

便攜式、可移動(dòng)式以及可穿戴式以及遠(yuǎn)程化的應(yīng)用對(duì)設(shè)備端的傳感器的信號(hào)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(tǒng)的稍大型設(shè)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(jī)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(hào)處理，無(wú)線傳輸?shù)确矫娑荚诖呱碌亩引嫶蟮氖袌?chǎng)機(jī)會(huì)。同時(shí)，技術(shù)和方案的服務(wù)同樣重要，尤其對(duì)新的醫(yī)療設(shè)備提供商，數(shù)據(jù)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(cè)量固然是重要的指標(biāo)，尤其是對(duì)于健康可穿戴類(lèi)產(chǎn)品。對(duì)于精準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)的達(dá)成，我們自然有克服諸多挑戰(zhàn)和難題待。影響測(cè)量精準(zhǔn)性的因素眾多，除了用于設(shè)備的芯片的精度以外，數(shù)據(jù)處理的算法、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)誤差的控制以及用戶(hù)的使用方法及環(huán)境等都會(huì)嚴(yán)重影響最終的測(cè)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和生產(chǎn)及使用中的各類(lèi)因素，力爭(zhēng)達(dá)到測(cè)量精度要求。例如如我們提供出來(lái)單獨(dú)的傳感器和電路芯片，我們還提供給客戶(hù)系統(tǒng)級(jí)模塊，進(jìn)而在體積，功耗尤其在客戶(hù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)大大降低產(chǎn)品的可靠性，一致性及可靠性的挑戰(zhàn)。進(jìn)而提高整體性能和測(cè)量精確性。除此以外，多傳感器的融合也對(duì)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(xù)引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展。對(duì)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(tǒng)級(jí)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?yàn)榧啥鹊奶嵘腥魏蔚慕档汀３艘詾?，本地化系統(tǒng)級(jí)的技術(shù)服務(wù)以及快速的新產(chǎn)品迭代也是芯片廠商面臨的挑戰(zhàn)。

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(yù)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(xiàn)在因?yàn)橐苿?dòng)醫(yī)療的興起，對(duì)預(yù)防及管理類(lèi)的，就是病前和院外處置相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備包括監(jiān)測(cè)設(shè)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(jiān)測(cè)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(yīng)的技術(shù)革新要求。我們的相關(guān)方案將幫助醫(yī)院內(nèi)的醫(yī)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(shù)據(jù)和問(wèn)題。所以，ADI在繼續(xù)保持我們專(zhuān)業(yè)醫(yī)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(yù)防和監(jiān)測(cè)，尤其是在智能可穿戴應(yīng)用領(lǐng)域，或者日常監(jiān)護(hù)處理方面。在整個(gè)醫(yī)療的產(chǎn)業(yè)鏈里面，專(zhuān)業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和家庭個(gè)人的健康應(yīng)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(dāng)然了，不言而喻對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域客戶(hù)面臨的挑戰(zhàn)、設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)，和對(duì)供應(yīng)商方案的要求也是不一樣的。我們會(huì)區(qū)別對(duì)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(tǒng)級(jí)和使用上的痛點(diǎn)。

ADAS1131及ADAS1135 業(yè)內(nèi)首款”的256 通道、24 位電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊適于多通道、小電流采集數(shù)據(jù)的醫(yī)療CT(計(jì)算機(jī)斷層)、工業(yè)和安檢掃描儀，及光電二極管傳感器應(yīng)用。ADAS1131的主要技術(shù)特性包括：無(wú)電荷損失、無(wú)死區(qū)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(nèi)部緩沖器、用于數(shù)據(jù)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(nèi)部包含了電源和基準(zhǔn)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，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(shù)字X射線

除了單芯片集成256通道、16位分辨率、22us線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?yàn)槲覀冎?，功耗與噪聲不能同時(shí)達(dá)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(yīng)當(dāng)時(shí)需求的最佳功耗、噪聲模式。對(duì)于病人來(lái)說(shuō)，最關(guān)心的是輻射劑量。因?yàn)樵谧龈鞣N檢查時(shí)，X射線對(duì)病人本省也會(huì)造成傷害。對(duì)于這點(diǎn)，ADAS1256 COF解決方案降低探測(cè)器本身的噪聲，所以在X射線劑量很少時(shí)，低噪聲的探測(cè)器也能夠接收并清晰呈現(xiàn)圖像。

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

在迎合便攜式設(shè)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(xiàn)。尤其是在光電法測(cè)量生理體征信號(hào)方面，ADI的ADPD系列傳感器及信號(hào)處理方案，正在被幾乎所有大的品牌客戶(hù)設(shè)計(jì)使用。專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于光電法的各類(lèi)生理體征信號(hào)的監(jiān)測(cè)的具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)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(shù)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(shì)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(jí)產(chǎn)品也可適用于消費(fèi)級(jí)的產(chǎn)品相關(guān)體征信號(hào)的采集，例如心率，血氧含量等。例如支持多種便攜式醫(yī)療及可穿戴健康領(lǐng)域的高精度、低功耗片上計(jì)量?jī)xADuCM350已在國(guó)內(nèi)和國(guó)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(yùn)、生理阻抗測(cè)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(xiàn)多傳感器的有機(jī)融合。

突破性的超低功耗3軸數(shù)字MEMS產(chǎn)品ADXL362在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)喚醒模式下功耗僅為300 nA，其超低功耗的特征是可穿戴運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的理想解決方案；

ADI的系列低功耗、單導(dǎo)聯(lián)、心率監(jiān)護(hù)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(shè)備、便攜式/佩戴式監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)設(shè)備的ECG信號(hào)調(diào)理要求而設(shè)計(jì)。與當(dāng)前很多集成解決方案中采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，AD8233高度靈活的模擬濾波配置采用雙極高通濾波器，結(jié)合芯片內(nèi)部的儀表放大器架構(gòu)和無(wú)使用約束運(yùn)算（增益）放大器，支持用戶(hù)采用多極低通濾波技術(shù)來(lái)消除線路噪聲和其他干擾，并可提供在關(guān)斷（shutdown）模式下的導(dǎo)聯(lián)脫落監(jiān)測(cè)功能。它為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了靈活性，將健身和醫(yī)療監(jiān)護(hù)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(yīng)用場(chǎng)合，提供高質(zhì)量高集成的多導(dǎo)聯(lián)心電，呼吸及起搏器檢測(cè)以及其他功能于一身的解決方案，是高性能診斷級(jí)ECG監(jiān)測(cè)的首選方案。