2018 年初,德勤發布的最新《2018年全球醫療行業展望-移動醫療的變革》報告中指出2017年~2021年全球醫療支出預計將以每年4.1%的速度增長,而2012年~2016年的增速僅為 1.3%。人口老年化進程加快帶來的慢性病管理需求激增,創新技術一如物聯網(IoT)、大數據、云計算以及人工智能(AI)等的快速發展,再加上國家產業政策助力,都使得醫療行業成為嫁接民生問題與經濟發展的全球熱點。
而作為醫療行業的新生力量,移動醫療更是風生水起,從傳感器件級的增長即可窺見一斑。據Research and Markets分析,醫療傳感器市場預計將于2022年達到150億美元,而2016年到2022年期間的復合增長率為8.5%,增速最快的是亞太地區,其中,中國市場更是一枝獨秀。基于對中國本土醫療市場和研發趨勢一手數據和信息的透徹掌握,ADI醫療健康事業部,亞太區市場總監王勝直言,近年來,移動健康(包含可穿戴)經過市場整合之后呈現更加理性和健康的發展勢頭,全球的平均增長率大概在8%~10%之間,如蘋果、三星、Garmin等巨頭出貨量整體還是呈現增長,中國市場更是引領全球,增速超過30%,年出貨量達到千萬量級者并不在少數。
圖1. ADI醫療健康事業部,亞太區市場總監王勝
135解鎖全體征監測技術,ADI重量級方案布局移動醫療市場信號鏈前端
眾所周知,在應用場景擴展融合的前提下,結合小型化、便攜化、成本效益的同時注重性能與指標是智能醫療發展的關鍵,而這歸根結底是對技術實力的考驗。據王勝介紹,目前,ADI已全方位覆蓋光電、阻抗、生理電勢、體溫、運動以及環境等體征信號采集和處理技術,可以為各種移動醫療應用場景提供全面的重要體征數據采集和處理技術方案,涵蓋心率、ECG、血壓、血氧、運動、體脂、睡眠時呼吸等醫療保健關鍵體征指標的監測功能設計目標:
圖2. 一圖匯總ADI移動醫療全體征監測方案。
光電測量:在體征信號監測技術中,源于其精細的結構、光學設計等技術的突破,光電測量手段其實是近年來非常火的技術,王勝坦言,就如何抑制內部反射光與外部環境光,即降低干擾這一點而言,業界就花了1~2年時間才搞定。
事實上,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使用,例如代表性的ADPD174可以說是目前市面上集成度非常高的光電測量模組,在集成光電二極管,LED,模擬前端采集AFE,LED驅動器以及環境光抑制等的同時,兼具小體積,低功耗(源于其靈活的配置),不僅可用于專業醫療診斷級產品也可適用于消費級的產品相關體征信號的采集。剛剛量產的ADPD188更是一代升級的模組方案產品,使得用戶的最終產品開發周期大大縮短并和容易實現產品的性能提升和成本優化。
圖3. 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使用。
就生理電勢&阻抗測量而言,最成熟的應用就是測量呼吸以及心電圖(ECG)。ADI其實提供了ECG單導聯和多導聯兩種方案,以性價比為優勢的單導聯ADI心率監護儀模擬前端AD8233因其超小體積和超低功耗等特點,目前已被多家心電手環和心電胸貼廠商看重并應用。而對應單導聯方案,ADI另外一款高集成度的ADAS1000集成多導聯心電,呼吸及起搏器檢測等功能于一身,是高性能診斷級ECG監測的首選方案。
圖4.ADI多導聯方案ADAS1000成為高性能診斷級ECG監測的首選。
其次,生理電勢&阻抗測量的另一重要應用就是體脂(BMI)和皮膚阻抗(GSR/EDA等)分析以及對情緒的監測。一方面,通過阻抗測量技術監測皮膚阻抗,測量壓力,另一方面,結合光電測量法,測量心率變異性,通過算法將二者結合,即可分析出更深入的情緒壓力監測產品。
圖5. 情緒壓力監測已成移動醫療新方向,ADI模塊化方案助力客戶加速產品上市時間。
由于在運動檢測喚醒模式下僅為300 nA的超低功耗特性,ADI的ADXL362在運動監測方面是一款堪稱極致的方案,其超低功耗的特征已成為可穿戴運動監測設備的理想解決方案。而繼ADXL362之后,ADI推出的升級方案ADXL363,更是再度提升了整體性能,其在輸出數據速率為100 Hz時功耗低于2 μA,在運動觸發喚醒模式下功耗為270 nA。
圖6. 超低功耗的ADI運動監測MEMS產品ADXL362堪稱極致。
當然,除了這幾大領域的重量級產品推出,包括像紫外UV、空氣質量監測等環境監測產品ADI都已一一布局。王勝認為,紫外測量其實和光電測量手段類似,只是側重點不同。另外,紫外的特殊點在于它是一個相對值,需要多組測試數據,因而也需要做大量的實驗來比對,雖然目前ADI還沒有正式推出量產產品,但是在這一塊的技術積累已經很深入,推出高性能產品只是時間問題。
布局移動醫療,強強聯合的ADI致力于提供系統級解決方案此外,以信號鏈角度入手,從前端傳感器的信號采集,ADC調理,MCU/CPU處理,無線傳輸到云端以及其中的電源&能量采集,ADI做到了全信號鏈覆蓋,甚至還協同客戶以及合作伙伴提供了相應的軟件算法以及云端的處理等,致力于提供系統級的解決方案。
移動醫療講求短平快,完整或者近乎完整的解決方案才是客戶剛需。因此,如何在發揮ADI最強項的信號調理和信號處理能力基礎上,集成電源、無線傳輸等完整信號鏈,推出模組、甚至是完整的系統級解決方案都是ADI布局移動醫療的重中之重。在收購Linear之后,ADI引入了其特色的電源&能量采集方案,結合傳統優勢,打通一條完整的信號鏈路。
圖7. ADI攜全信號鏈產品發力移動醫療市場剛需——系統級解決方案。
加強前端數據采集+大數據/AI技術加持,ADI布局的是移動醫療的“未來”正如王勝在之前介紹ADI的ADPD系列傳感器及信號處理方案是所提及的,目前,這套方案在光電法測量生理體征信號方面,正在被幾乎所有大的品牌客戶設計使用。而在2018年,ADI還將繼續在光電測量應用中推出解決客戶深層次系統級設計痛點的明星產品。當然,這還只是ADI在2018年發力技術的冰山一角。除此以外,在接下來ADI也將在阻抗測量硬件不多完善和優化的同時,開發可用于實際應用的相關算法和數據深度挖掘的系統化的方案。另外,在移動健康應用的框架內,ADI將從晚上單一傳感器的數據采集和處理向多傳感器的融合優化和處理方向發力,為用戶提供更全方位的健康數據采集和挖掘。
眾所周知,醫療數據的準確度主要取決于前端數據采集產品的性能、測量方案和部位以及背后的算法三個因素。而傳感器數據標準的建立和大數據分析的應用將成為影響移動醫療,乃至整個醫療健康領域應用的兩個重要外圍因素。王勝表示,“ADI 目前的專業醫療和移動醫療的解決方案其實都可以放在結合AI的應用大環境下來審視。”而且ADI 也在 AI 及大數領域和合作伙伴正開展深入的合作,其中包括自己在軟件及 IT 資源上的不多投入和加強。
從 2016 年收購 Sypris Electronics LLC 的網絡安全解決方案(CSS)業務開始,ADI 就已經在著手布局AI端,期望通過增強自身的安全無線電通信解決方案,同時聯合第三方共同開發數據挖掘體系,以更好地服務于客戶。我們相信后續為迎合市場的需求變化,ADI將繼續不斷完善數自身據處理能力和外部伙伴合作相結合的方式,提供全鏈路的方案和支持。
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原文標題:基于全體征監測技術加碼AI應用,ADI 正深化其移動醫療布局
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