醫(yī)療保健從專業(yè)向家庭及個人延伸

作者/ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(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)實而言，可穿戴產(chǎn)品處在基本的運(yùn)動監(jiān)測以及少量的健康數(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)展趨勢和演變，有三個重要階段：目前的階段，設(shè)備有基本的健康和運(yùn)動監(jiān)測功能。通過這幾年的發(fā)展，這已經(jīng)不能滿足用戶對設(shè)備的更多功能需求。例如，人們會進(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)過一段時間的運(yùn)動鍛煉，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，這將是接下來一個可以說是必然的趨勢，其實很多企業(yè)已經(jīng)開始預(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)動健康，環(huán)境監(jiān)測等）的量化指導(dǎo)、健康監(jiān)測及護(hù)理在醫(yī)院內(nèi)外的互相延伸和互補(bǔ)，以及各類智能設(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)的健康類產(chǎn)品，將進(jìn)一步覆蓋醫(yī)院內(nèi)外，甚至?xí)衼碓蕉嗟腛TC類穿戴產(chǎn)品出現(xiàn)。初期階段可能是針對某些特點的疾病的監(jiān)測或預(yù)防，例如心臟類疾病。

除此以外，在傳統(tǒng)的專業(yè)醫(yī)療電子領(lǐng)域，醫(yī)療電子的發(fā)展趨勢將會有如下特征：中國的醫(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)療電子市場份額；政府會持續(xù)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；越來越多的醫(yī)療功能設(shè)備會從醫(yī)療機(jī)構(gòu)延伸到社區(qū)，家庭以及個人，遠(yuǎn)程傳輸及實時健康數(shù)據(jù)采集會進(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)療影像中心等會陸續(xù)出現(xiàn)，專門提供患者檢測服務(wù)，這樣通過共享信息，以提供醫(yī)療資源的使用效率，并同時解決醫(yī)療資源分布不均的問題。

從具體的市場應(yīng)用來看，X射線數(shù)字影像包括CT和DR在2015年開始就有越來越多新的自主研發(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；專業(yè)醫(yī)療的可移動的穿戴設(shè)備，也必將實質(zhì)性的增長，也就意味著技術(shù)方案的成熟、產(chǎn)品形態(tài)在市場中的接受度、業(yè)務(wù)的運(yùn)營模式等都將取得大的突破。從專業(yè)的醫(yī)療結(jié)構(gòu)向社區(qū)、家庭及個人延伸必將是趨勢所在。而且，我可以預(yù)測到，將來隨著技術(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)品也會覆蓋醫(yī)療級的編寫可穿戴產(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(zhàn)

便攜式、可移動式以及可穿戴式以及遠(yuǎn)程化的應(yīng)用對設(shè)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(tǒng)的稍大型設(shè)備有很大不同，其整體要求更苛刻。同時，由此也帶來新的市場機(jī)會，例如高性能及低功耗的先進(jìn)傳感器產(chǎn)品備受市場青睞，模擬混合信號處理，無線傳輸?shù)确矫娑荚诖呱碌亩引嫶蟮氖袌鰴C(jī)會。同時，技術(shù)和方案的服務(wù)同樣重要，尤其對新的醫(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，也將成為新的業(yè)務(wù)模式。

精確測量固然是重要的指標(biāo)，尤其是對于健康可穿戴類產(chǎn)品。對于精準(zhǔn)測量目標(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的使用方法及環(huán)境等都會嚴(yán)重影響最終的測量的精確性，同時也要考慮多傳感器見的協(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)計之初就考慮以上諸多因素的，最大限度的幫助用戶和使用者避免以上設(shè)計和生產(chǎn)及使用中的各類因素，力爭達(dá)到測量精度要求。例如如我們提供出來單獨的傳感器和電路芯片，我們還提供給客戶系統(tǒng)級模塊，進(jìn)而在體積，功耗尤其在客戶的生產(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(xù)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(tǒng)級的模塊化方案，同時要求體積，功耗以及成本都能滿足市場的需要，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(tǒng)級的技術(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)

實際上ADI的技術(shù)或者產(chǎn)品是貫穿健康領(lǐng)域整個鏈路的，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)在因為移動醫(yī)療的興起，對預(yù)防及管理類的，就是病前和院外處置相關(guān)的檢測設(shè)備包括監(jiān)測設(shè)備越來越重視，同時還有慢性病管理方面需要日常增多的，在監(jiān)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(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更加方便采集和處理各類健康數(shù)據(jù)和問題。所以，ADI在繼續(xù)保持我們專業(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，我們更會看重病前的預(yù)防和監(jiān)測，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。在整個醫(yī)療的產(chǎn)業(yè)鏈里面，專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和家庭個人的健康應(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，一個是專業(yè)的，一個是新型的。當(dāng)然了，不言而喻對不同的應(yīng)用領(lǐng)域客戶面臨的挑戰(zhàn)、設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)，和對供應(yīng)商方案的要求也是不一樣的。我們會區(qū)別對待，在提供先進(jìn)的芯片產(chǎn)品的同時，專注解決客戶和最終用戶的系統(tǒng)級和使用上的痛點。

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：無電荷損失、無死區(qū)時間的同步采樣；超低噪聲；可配置電流輸入范圍；集成了2個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，因為我們知道，功耗與噪聲不能同時達(dá)到最低的要求，所以功耗模式的切換功能就能使得用戶自行選擇適應(yīng)當(dāng)時需求的最佳功耗、噪聲模式。對于病人來說，最關(guān)心的是輻射劑量。因為在做各種檢查時，X射線對病人本省也會造成傷害。對于這點，ADAS1256 COF解決方案降低探測器本身的噪聲，所以在X射線劑量很少時，低噪聲的探測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，如下圖所示為對此類產(chǎn)品衍生過及代表產(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，在可穿戴市場都有很好的表現(xiàn)。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設(shè)計使用。專門應(yīng)用于光電法的各類生理體征信號的監(jiān)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(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)勢的同時）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(fèi)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(yī)療及可穿戴健康領(lǐng)域的高精度、低功耗片上計量儀ADuCM350已在國內(nèi)和國外的幾家有代表性的大客戶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)、生理阻抗測量以及其他多種模擬和字輸出的各類傳感器，真正實現(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(yùn)動監(jiān)測設(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，專為滿足新興的健身設(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信號調(diào)理要求而設(shè)計。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)和無使用約束運(yùn)算（增益）放大器，支持用戶采用多極低通濾波技術(shù)來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)測功能。它為系統(tǒng)設(shè)計人員提供了靈活性，將健身和醫(yī)療監(jiān)護(hù)的價值和性能提升到一個新的水平。另外一款高集成度的ADAS1000完全可以用于類似的應(yīng)用場合，提供高質(zhì)量高集成的多導(dǎo)聯(lián)心電，呼吸及起搏器檢測以及其他功能于一身的解決方案，是高性能診斷級ECG監(jiān)測的首選方案。