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醫療保健從專業向家庭及個人延伸

可穿戴近幾年發展如火如荼, 但就目前的發展現實而言, 可穿戴產品處在基本的運動監測以及少量的健康資料的採集和處理階段。 ADI認為可穿戴設備產品形態的發展趨勢和演變, 有三個重要階段:目前的階段, 設備有基本的健康和運動監測功能。 通過這幾年的發展, 這已經不能滿足使用者對設備的更多功能需求。 例如, 人們會進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?經過一段時間的運動鍛煉, 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生了哪些變化呢?這將是下一階段要完善的。

階段二:使用者自身健康資料更全面的採集處理處理和環境的資料附加。 環境資料和生理體征資料融合在一起, 可以生成更多的有用的資料回饋給消費者, 這將是接下來一個可以說是必然的趨勢, 其實很多企業已經開始預研這些產品和技術。 階段三:人工智慧的重要介入和資料埠。

從功能角度, 我們認為智慧可穿戴設備應該是疾病預防、生活方式(如運動健康, 環境監測等)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, 以及各類智慧設備互聯互通的接入和橋樑(如智能家居等)。

ADI認為智慧可穿戴設備一會持續發展, 包括技術的提升和商業模式及規模的不多擴展。

尤其是可穿戴形態的健康類產品, 將進一步覆蓋醫院內外, 甚至會有來越多的OTC類穿戴產品出現。 初期階段可能是針對某些特點的疾病的監測或預防, 例如心臟類疾病。

除此以外, 在傳統的專業醫療電子領域, 醫療電子的發展趨勢將會有如下特徵:中國的醫療電子設備公司的產品將向中高端產品系列延伸, 例如數位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份額;政府會持續加大力度扶持中國本土企業, 包括直接引進核心的海外人才以及資金投入, 管道支援等;越來越多的醫療功能設備會從醫療機構延伸到社區, 家庭以及個人, 遠端傳輸及即時健康資料獲取會進一步普及。

遠端醫療以及以及某些醫療服務中心, 例如醫療影像中心等會陸續出現, 專門提供患者檢測服務, 這樣通過共用資訊, 以提供醫療資源的使用效率, 並同時解決醫療資源分佈不均的問題。

從具體的市場應用來看, X射線數位影像包括CT和DR在2015年開始就有越來越多新的自主研發的產品及品牌面世, 打破國外品牌在這一相對高端產品中的壟斷地位;專業醫療的可移動的穿戴設備, 也必將實質性的增長, 也就意味著技術方案的成熟、產品形態在市場中的接受度、業務的運營模式等都將取得大的突破。 從專業的醫療結構向社區、家庭及個人延伸必將是趨勢所在。 而且, 我可以預測到, 將來隨著技術的成熟, 以及行業生態系統及商業模式的完善,

可穿戴產品將統一覆蓋消費領域的相關產品也會覆蓋醫療級的編寫可穿戴產品, 二者差異將逐漸縮小。

除此以外, 硬體端的資料獲取和雲端處理能力和服務模式的並行發展也是這一領域在技術、使用體驗和業務模式創新和提升的必然趨勢。

可穿戴產品面臨的挑戰

可擕式、可移動式以及可穿戴式以及遠端化的應用對設備端的感測器的信號採集及多晶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, 由此也帶來新的市場機會, 例如高性能及低功耗的先進感測器產品備受市場青睞, 類比混合信號處理,

無線傳輸等方面都在催生新的而且龐大的市場機會。 同時, 技術和方案的服務同樣重要, 尤其對新的醫療設備提供商, 資料的深入分析和回饋到最終用戶, 也將成為新的業務模式。

精確測量固然是重要的指標, 尤其是對於健康可穿戴類產品。 對於精准測量目標的達成, 我們自然有克服諸多挑戰和難題待。 影響測量精准性的因素眾多, 除了用於設備的晶片的精度以外, 資料處理的演算法、產品的結構、生產環節誤差的控制以及用戶的使用方法及環境等都會嚴重影響最終的測量的精確性, 同時也要考慮多感測器見的協同工作以及彼此避免干擾等。 例如, ADI的產品在晶片設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計和生產及使用中的各類因素,力爭達到測量精度要求。例如如我們提供出來單獨的感測器和電路晶片,我們還提供給客戶系統級模組,進而在體積,功耗尤其在客戶的生產環節大大降低產品的可靠性,一致性及可靠性的挑戰。進而提高整體性能和測量精確性。除此以外,多感測器的融合也對晶片工藝和封裝技術提出更高的要求,ADI在此方面已經走在行業的前沿,並繼續引領行業的發展。對於原器件的要求已不再是單一晶片層面,而是更高集成度及子系統級的模組化方案,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,當地語系化系統級的技術服務以及快速的新產品反覆運算也是晶片廠商面臨的挑戰。

ADI新技術

實際上ADI的技術或者產品是貫穿健康領域整個鏈路的,包括預防、診斷、治療以及管理階段的,之前我們更關注在診斷和治療,現在因為移動醫療的興起,對預防及管理類的,就是病前和院外處置相關的檢測設備包括監測設備越來越重視,同時還有慢性病管理方面需要日常增多的,在監測手段和方法上面可能都有催生了新的產品形態和相應的技術革新要求。我們的相關方案將幫助醫院內的醫生和院外的普通用戶更加方便採集和處理各類健康資料和問題。所以,ADI在繼續保持我們專業醫療電子領域的技術和產品方案的投入的同時,我們更會看重病前的預防和監測,尤其是在智慧可穿戴應用領域,或者日常監護處理方面。在整個醫療的產業鏈裡面,專業醫療機構和家庭個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,一個是專業的,一個是新型的。當然了,不言而喻對不同的應用領域客戶面臨的挑戰、設計面臨的挑戰,和對供應商方案的要求也是不一樣的。我們會區別對待,在提供先進的晶片產品的同時,專注解決客戶和最終使用者的系統級和使用上的痛點。

ADAS1131及ADAS1135 業內首款”的256 通道、24 位元電流數位轉換器模組適於多通道、小電流採集資料的醫療CT(電腦斷層)、工業和安檢掃描器,及光電二極體感測器應用。ADAS1131的主要技術特性包括:無電荷損失、無死區時間的同步採樣;超低雜訊;可配置電流輸入範圍;集成了2個可配置採樣速率的高速 ADC、內部緩衝器、用於資料獲取的去耦和旁路電容;每通道功耗3mW,;LVDS/CMOS序列介面;片上溫度感測器。ADAS1131採用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佈線,從而減少很多鐳射孔和埋孔,提高PCB的成品率、可靠性,進而降低成本。

ADAS1256 COF(Chip-On-Flex)256通道集成前端模組,適用於數位X射線

除了單晶片集成256通道、16位解析度、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,功耗與雜訊不能同時達到最低的要求,所以功耗模式的切換功能就能使得用戶自行選擇適應當時需求的最佳功耗、雜訊模式。對於病人來說,最關心的是輻射劑量。因為在做各種檢查時,X射線對病人本省也會造成傷害。對於這點,ADAS1256 COF解決方案降低探測器本身的雜訊,所以在X射線劑量很少時,低雜訊的探測器也能夠接收並清晰呈現圖像。

另外ADI的應用與超聲的類比前端晶片解決方案為例,如下圖所示為對此類產品衍生過及代表產品的總結。

在迎合可擕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系列感測器及信號處理方案,正在被幾乎所有大的品牌客戶設計使用。專門應用於光電法的各類生理體征信號的監測的具有獨特優勢的產品ADPD系列產品,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 + 模擬前端採集AFE +LED driver + 環境光抑制等,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,功耗都很有優勢的同時)以及非常成熟的方案(早已有大量出貨)解決方案。可用於診斷級產品也可適用於消費級的產品相關體征信號的採集,例如心率,血氧含量等。例如支持多種可擕式醫療及可穿戴健康領域的高精度、低功耗片上計量儀ADuCM350已在國內和國外的幾家有代表性的大客戶中都取得里程碑式的進展。此晶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感測器,真正實現多感測器的有機融合。

突破性的超低功耗3軸數位MEMS產品ADXL362在運動檢測喚醒模式下功耗僅為300 nA,其超低功耗的特徵是可穿戴運動監測設備的理想解決方案;

ADI的系列低功耗、單導聯、心率監護儀模擬前端 (AFE) AD8232以及最新的AD8233,專為滿足新興的健身設備、可擕式/佩戴式監控設備和遠端健康監護設備的ECG信號調理要求而設計。與當前很多集成解決方案中採用的拓撲結構不同,AD8233高度靈活的類比濾波配置採用雙極高通濾波器,結合晶片內部的儀錶放大器架構和無使用約束運算(增益)放大器,支援用戶採用多極低通濾波技術來消除線路雜訊和其他干擾,並可提供在關斷(shutdown)模式下的導聯脫落監測功能。它為系統設計人員提供了靈活性,將健身和醫療監護的價值和性能提升到一個新的水準。另外一款高集成度的ADAS1000完全可以用於類似的應用場合,提供高品質高集成的多導聯心電,呼吸及起搏器檢測以及其他功能於一身的解決方案,是高性能診斷級ECG監測的首選方案。

最大限度的幫助用戶和使用者避免以上設計和生產及使用中的各類因素,力爭達到測量精度要求。例如如我們提供出來單獨的感測器和電路晶片,我們還提供給客戶系統級模組,進而在體積,功耗尤其在客戶的生產環節大大降低產品的可靠性,一致性及可靠性的挑戰。進而提高整體性能和測量精確性。除此以外,多感測器的融合也對晶片工藝和封裝技術提出更高的要求,ADI在此方面已經走在行業的前沿,並繼續引領行業的發展。對於原器件的要求已不再是單一晶片層面,而是更高集成度及子系統級的模組化方案,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,當地語系化系統級的技術服務以及快速的新產品反覆運算也是晶片廠商面臨的挑戰。

ADI新技術

實際上ADI的技術或者產品是貫穿健康領域整個鏈路的,包括預防、診斷、治療以及管理階段的,之前我們更關注在診斷和治療,現在因為移動醫療的興起,對預防及管理類的,就是病前和院外處置相關的檢測設備包括監測設備越來越重視,同時還有慢性病管理方面需要日常增多的,在監測手段和方法上面可能都有催生了新的產品形態和相應的技術革新要求。我們的相關方案將幫助醫院內的醫生和院外的普通用戶更加方便採集和處理各類健康資料和問題。所以,ADI在繼續保持我們專業醫療電子領域的技術和產品方案的投入的同時,我們更會看重病前的預防和監測,尤其是在智慧可穿戴應用領域,或者日常監護處理方面。在整個醫療的產業鏈裡面,專業醫療機構和家庭個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,一個是專業的,一個是新型的。當然了,不言而喻對不同的應用領域客戶面臨的挑戰、設計面臨的挑戰,和對供應商方案的要求也是不一樣的。我們會區別對待,在提供先進的晶片產品的同時,專注解決客戶和最終使用者的系統級和使用上的痛點。

ADAS1131及ADAS1135 業內首款”的256 通道、24 位元電流數位轉換器模組適於多通道、小電流採集資料的醫療CT(電腦斷層)、工業和安檢掃描器,及光電二極體感測器應用。ADAS1131的主要技術特性包括:無電荷損失、無死區時間的同步採樣;超低雜訊;可配置電流輸入範圍;集成了2個可配置採樣速率的高速 ADC、內部緩衝器、用於資料獲取的去耦和旁路電容;每通道功耗3mW,;LVDS/CMOS序列介面;片上溫度感測器。ADAS1131採用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佈線,從而減少很多鐳射孔和埋孔,提高PCB的成品率、可靠性,進而降低成本。

ADAS1256 COF(Chip-On-Flex)256通道集成前端模組,適用於數位X射線

除了單晶片集成256通道、16位解析度、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,功耗與雜訊不能同時達到最低的要求,所以功耗模式的切換功能就能使得用戶自行選擇適應當時需求的最佳功耗、雜訊模式。對於病人來說,最關心的是輻射劑量。因為在做各種檢查時,X射線對病人本省也會造成傷害。對於這點,ADAS1256 COF解決方案降低探測器本身的雜訊,所以在X射線劑量很少時,低雜訊的探測器也能夠接收並清晰呈現圖像。

另外ADI的應用與超聲的類比前端晶片解決方案為例,如下圖所示為對此類產品衍生過及代表產品的總結。

在迎合可擕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系列感測器及信號處理方案,正在被幾乎所有大的品牌客戶設計使用。專門應用於光電法的各類生理體征信號的監測的具有獨特優勢的產品ADPD系列產品,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 + 模擬前端採集AFE +LED driver + 環境光抑制等,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,功耗都很有優勢的同時)以及非常成熟的方案(早已有大量出貨)解決方案。可用於診斷級產品也可適用於消費級的產品相關體征信號的採集,例如心率,血氧含量等。例如支持多種可擕式醫療及可穿戴健康領域的高精度、低功耗片上計量儀ADuCM350已在國內和國外的幾家有代表性的大客戶中都取得里程碑式的進展。此晶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感測器,真正實現多感測器的有機融合。

突破性的超低功耗3軸數位MEMS產品ADXL362在運動檢測喚醒模式下功耗僅為300 nA,其超低功耗的特徵是可穿戴運動監測設備的理想解決方案;

ADI的系列低功耗、單導聯、心率監護儀模擬前端 (AFE) AD8232以及最新的AD8233,專為滿足新興的健身設備、可擕式/佩戴式監控設備和遠端健康監護設備的ECG信號調理要求而設計。與當前很多集成解決方案中採用的拓撲結構不同,AD8233高度靈活的類比濾波配置採用雙極高通濾波器,結合晶片內部的儀錶放大器架構和無使用約束運算(增益)放大器,支援用戶採用多極低通濾波技術來消除線路雜訊和其他干擾,並可提供在關斷(shutdown)模式下的導聯脫落監測功能。它為系統設計人員提供了靈活性,將健身和醫療監護的價值和性能提升到一個新的水準。另外一款高集成度的ADAS1000完全可以用於類似的應用場合,提供高品質高集成的多導聯心電,呼吸及起搏器檢測以及其他功能於一身的解決方案,是高性能診斷級ECG監測的首選方案。

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